WO2009142031A1 - ２周波アンテナ - Google Patents

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清水浩
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日本アンテナ株式会社
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    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
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    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/30—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole
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    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/30—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole
    • H01Q9/40—Element having extended radiating surface

Definitions

  • the present invention relates to a small two-frequency antenna that operates at two frequencies.
  • antennas are often installed outside the vehicle such as a roof panel. ing.
  • the antenna height of the antenna protruding outside the vehicle is restricted due to legal regulations, a small antenna with a low attitude is required.
  • two resonances can be obtained by providing a choke coil between antenna elements, or two independent antennas can be used. Two outputs of frequency were obtained, or two outputs of two frequencies were synthesized to obtain an output.
  • an object of the present invention is to provide a dual frequency antenna that can operate in two different frequency bands without the need for a choke coil.
  • a dual-frequency antenna includes a first element formed in a planar shape on one surface of an insulating substrate and a first element formed on the other surface of the substrate so as not to overlap the first element.
  • Two elements a power supply means for supplying power to the lower end of the first element, and a through hole formed at the end of the power supply line led out from the second element and connected to the middle of the first element on one surface of the substrate.
  • a slit is formed in a portion of the first element corresponding to the power supply line.
  • the first element operates on the high frequency side of two different frequency bands
  • the second element operates on the low frequency side
  • the power supply line for supplying power to the second element is Since it functions as an inductance, a choke coil can be dispensed with. Further, if the first element and the second element are configured by a print pattern, matching can be made possible by the shape of the print pattern.
  • FIG. 1 and 2 show the configuration of a dual-frequency antenna 1 that operates in two different frequency bands according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a front view showing the configuration of the dual frequency antenna 1
  • FIG. 2 is a rear view showing the configuration of the dual frequency antenna 1.
  • the dual-frequency antenna 1 includes a first element 11 and a second element 21 formed as printed patterns on the front and back surfaces of an insulating printed board 10 such as a glass epoxy board.
  • the printed circuit board 10 has an elongated rectangular shape having a height H and a width W, and is erected substantially vertically on a planar ground 14.
  • the first element 11 is formed as a planar printed pattern having a width W and a length L1 from the lower end of the surface of the printed circuit board 10.
  • the lower portion of the first element 11 is formed with a tapered portion 11b toward the lower end.
  • the width is gradually narrowed to adjust the impedance.
  • a slit 11a having a width S from the substantially center of the upper edge of the first element 11 is formed downward.
  • the first element 11 is fed from the lower end, and a feeding point 13 is provided at the lower end.
  • a through hole 12 that is electrically connected to the back surface is provided at substantially the center of the printed circuit board 10 at a position at a height L3 from the lower end of the printed circuit board 10 that serves as the feeding point 13.
  • the second element 21 is formed as a planar printed pattern having a width W and a length L2 from the upper end of the back surface of the printed board 10, and both sides of the second element 21 are folded downward.
  • the second element 21 is formed on the printed circuit board 10 that does not overlap the first element 11 formed on the surface of the printed circuit board 10.
  • a power supply line 21a having a narrowed width D is drawn out from substantially the center of the second element 21, and the folded portions on both sides of the second element 21 function as top loading.
  • the power supply line 21a also functions as an antenna, is formed substantially vertically from the lower end of the printed circuit board 10 to the position of the height L3, and the lower end of the power supply line 21a is electrically connected to the through hole 12.
  • the feeder line 21a Since the feeder line 21a is formed in an elongated shape, the impedance component of the feeder line 21a with respect to the low-frequency signal component of the two frequencies is increased by the inductance component generated in the feeder line 21a, and the low-frequency signal component is fed. It becomes difficult to transmit on the line 21a.
  • the power supply line 21a acts equivalently as a choke coil, the low-frequency signal component transmitted from the power supply point 13 through the first element 11 and the through hole 12 through the power supply line 21a is the second. Power is supplied to the element 21.
  • the low-frequency received signal of the second element 21 is combined with the high-frequency received signal of the first element 11 via the power supply line 21 a and the through hole 12 and output from the power supply point 13.
  • the width S of the slit 11a in the first element 11 is wider than the width D of the power supply line 21a so that the power supply line 21a is positioned in the slit 11a. As a result, electrical coupling with 21a is prevented as much as possible.
  • the dual-frequency antenna 1 is connected to two different frequency bands of AMPS (Advanced Mobile Phone Service) band of 824 to 894 MHz and PCS (Personal Communication Services) band of 1850 to 1990 MHz, or GSM (Global System for Mobile Communications) of 880 to 960 MHz. ) It can operate in two different frequency bands: 900 band and 1710-1880 MHz GSM1800 band.
  • AMPS Advanced Mobile Phone Service
  • PCS Personal Communications Services
  • GSM Global System for Mobile Communications
  • High frequency side of two frequencies (PCS / GMS1800) the length L1 of the first element 11 operates in is represented as about 0.21Ramuda 1 when the the lambda 1 wavelengths is approximately 34.5 mm 1850 MHz, the slit 11a The width S is about 2 mm.
  • Low-frequency side of two frequencies (AMPS / GMS900) length L2 of the second element 21 that operates in is represented approximately 0.04 2 when the the lambda 2 wavelength of the frequency of the approximately 15 mm 824 MHz, through hole
  • the height L3 of 12 is about 10 mm and is expressed as about 0.06 ⁇ 1 or about 0.03 ⁇ 2 .
  • FIG. 3 shows a Smith chart showing the frequency characteristics of the impedance of the dual-frequency antenna 1 having the above dimensions.
  • the resistance is about 25.8 ⁇ and the reactance is about ⁇ 21.5 ⁇ at the low frequency 824 MHz, and the resistance is about 48.9 ⁇ and the reactance is about 41.4 ⁇ at the frequency 894 MHz.
  • the resistance is about 62.8 ⁇ and the reactance is about 0.1 ⁇ at a frequency of 1850 MHz on the high frequency side, and the resistance is about 74.2 ⁇ and the reactance is about ⁇ 7.6 ⁇ at a frequency of 1990 MHz.
  • a better impedance characteristic is shown on the high frequency side.
  • FIG. 4 shows the frequency characteristics of the voltage standing wave ratio (VSWR) of the dual-frequency antenna 1 having the above dimensions.
  • VSWR voltage standing wave ratio
  • the VSWR is required to be about 2.5 or less, but in the example shown in FIG. 4, the maximum VSWR in the AMPS band is about 2.4 (840 MHz), and the maximum VSWR in the PCS band is about 1 .5 (1990 MHz), and good VSWR characteristics are obtained at two frequencies. Note that the VSWR can be set to a better value by adding a matching circuit to supply power to the power supply point 13.
  • the dimensions of the dual-frequency antenna 1 are as described above, and the dual-frequency antenna 1 is erected approximately at the center of the ground 14 having a diameter of about 1 m, and the polarization is vertical polarization.
  • FIG. 5 shows horizontal plane directivity characteristics when the elevation angle is 0 ° at each frequency of the AMPS band and PCS band according to the dual-frequency antenna 1 of the present invention.
  • the maximum gain is about ⁇ 1.7 dBi
  • the minimum gain is about ⁇ 2.2 dBi
  • the average gain is about ⁇ 2.0 dBi. Is about 0.6 dB, which is a good directional characteristic with almost no directivity.
  • the maximum gain is about ⁇ 0.8 dBi
  • the minimum gain is about ⁇ 1.5 dBi
  • the average gain is about ⁇ 1.2 dBi
  • the ripple is about 0.1 mm.
  • the directivity characteristic is 7 dB, almost omnidirectional, and the gain is slightly improved.
  • the maximum gain is about -1.0 dBi
  • the minimum gain is about -1.7 dBi
  • the average gain is about -1.4 dBi
  • the ripple is about 0.1.
  • the directional characteristic is 8 dB, which is almost non-directional.
  • the maximum gain is about ⁇ 1.4 dBi
  • the minimum gain is about ⁇ 2.3 dBi
  • the average gain is ⁇ 1.8 dBi
  • the ripple is about 1.
  • the directivity characteristic is almost zero omnidirectional with 0 dB.
  • the maximum gain is about 0.5 dBi and the minimum gain is about ⁇ 0.9 dBi at the lower limit frequency of the transmission band of 1850 MHz.
  • the gain is about -0.2 dBi and the ripple is about 1.4 dB, and the omnidirectional and excellent directivity characteristics are obtained, and a high gain is obtained.
  • the maximum gain is about 1.0 dBi
  • the minimum gain is about -0.5 dBi
  • the average gain is about 0.2 dBi
  • the ripple is about 1.5 dB.
  • the directivity characteristics are almost omnidirectional, and a higher gain is obtained.
  • the maximum gain is about 1.2 dBi
  • the minimum gain is about ⁇ 0.3 dBi
  • the average gain is about 0.5 dBi
  • the ripple is about 1.5 dB.
  • the directivity characteristics are almost omnidirectional, and a higher gain is obtained.
  • the maximum gain is about 0.3 dBi
  • the minimum gain is about ⁇ 1.0 dBi
  • the average gain is about ⁇ 0.3 dBi
  • the ripple is about 1.V.
  • the directional characteristics are good with a 3 dB almost non-directional characteristic, and a high gain is obtained.
  • FIG. 6 shows the horizontal plane directivity when the elevation angle is 10 ° at each frequency of the AMPS band and PCS band according to the dual-frequency antenna 1 of the present invention.
  • the maximum gain is about 0.2 dBi
  • the minimum gain is about ⁇ 0.4 dBi
  • the average gain is about ⁇ 0.2 dBi
  • the ripple is The gain is improved with a directional characteristic of about 0.6 dB and almost no directivity.
  • the maximum gain is about 1.0 dBi
  • the minimum gain is about 0.5 dBi
  • the average gain is about 0.7 dBi
  • the ripple is about 0.5 dB.
  • the directional characteristics are good with no directivity, and the gain is further improved.
  • the maximum gain is about 1.0 dBi
  • the minimum gain is about 0.4 dBi
  • the average gain is about 0.8 dBi
  • the ripple is about 0.6 dB. It is considered to have good omnidirectional directivity characteristics.
  • the maximum gain is about 1.0 dBi
  • the minimum gain is about 0.2 dBi
  • the average gain is 0.7 dBi
  • the ripple is about 0.7 dB. It is considered to have good omnidirectional directivity characteristics.
  • the maximum gain is about 4.5 dBi and the minimum gain is about 3.4 dBi at 1850 MHz, which is the lower limit frequency of the transmission band. Is about 3.9 dBi and the ripple is about 1.1 dB, and the omnidirectional good directivity characteristic is obtained, and a high gain is obtained.
  • the maximum gain is about 4.4 dBi
  • the minimum gain is about 3.4 dBi
  • the average gain is about 3.9 dBi
  • the ripple is about 1.1 dB.
  • the directional characteristics are good with omnidirectionality, and high gain is maintained.
  • the maximum gain is about 4.6 dBi
  • the minimum gain is about 3.5 dBi
  • the average gain is about 4.1 dBi
  • the ripple is about 1.1 dB.
  • the directional characteristics are excellent in omnidirectionality, and a higher gain is obtained.
  • the maximum gain is about 3.6 dBi
  • the minimum gain is about 2.6 dBi
  • the average gain is about 3.1 dBi
  • the ripple is about 1.0 dB.
  • the directivity characteristics are almost omnidirectional, and a high gain is obtained.
  • FIG. 7 shows the directivity characteristics in the horizontal plane when the elevation angle is 20 ° at each frequency of the AMPS band and the PCS band according to the dual-frequency antenna 1 of the present invention.
  • the maximum gain is about 1.8 dBi
  • the minimum gain is about 1.4 dBi
  • the average gain is about 1.7 dBi
  • the ripple is about 0. .4 dB, almost omnidirectional and good directivity, and high gain is obtained.
  • the maximum gain is about 2.6 dBi
  • the minimum gain is about 2.2 dBi
  • the average gain is about 2.4 dBi
  • the ripple is about 0.5 dB.
  • the directional characteristics are good with no directivity, and the gain is further improved.
  • the maximum gain is about 3.1 dBi
  • the minimum gain is about 2.7 dBi
  • the average gain is about 2.9 dBi
  • the ripple is about 0.4 dB.
  • the directional characteristics are good with no directivity, and the gain is further improved.
  • the maximum gain is about 3.0 dBi
  • the minimum gain is about 2.6 dBi
  • the average gain is 2.8 dBi
  • the ripple is about 0.4 dB. It has good omnidirectional directivity characteristics and high gain is obtained.
  • the maximum gain is about 6.6 dBi and the minimum gain is about 5.8 dBi at the lower limit frequency of the transmission band of 1850 MHz, and the average gain Is about 6.1 dBi and the ripple is about 0.8 dB, and the omnidirectional good directivity characteristic is obtained, and a high gain is obtained.
  • the maximum gain is about 6.6 dBi
  • the minimum gain is about 5.7 dBi
  • the average gain is about 6.2 dBi
  • the ripple is about 0.9 dB.
  • the directional characteristics are good with omnidirectionality, and high gain is maintained.
  • the maximum gain is about 6.7 dBi
  • the minimum gain is about 5.7 dBi
  • the average gain is about 6.3 dBi
  • the ripple is about 1.0 dB.
  • the directional characteristics are excellent in omnidirectionality, and a higher gain is obtained.
  • the maximum gain is about 5.7 dBi
  • the minimum gain is about 5.0 dBi
  • the average gain is about 5.4 dBi
  • the ripple is about 0.7 dB.
  • the directivity characteristics are almost omnidirectional, and a high gain is obtained.
  • FIG. 8 shows the directivity characteristics in the horizontal plane when the elevation angle is 30 ° at each frequency of the AMPS band and the PCS band according to the dual-frequency antenna 1 of the present invention.
  • the maximum gain is about 2.9 dBi
  • the minimum gain is about 2.5 dBi
  • the average gain is about 2.7 dBi
  • the ripple is about 0. .3 dB of almost omnidirectional good directivity characteristics, and high gain is obtained.
  • the maximum gain is about 3.4 dBi
  • the minimum gain is about 3.0 dBi
  • the average gain is about 3.2 dBi
  • the ripple is about 0.4 dB.
  • the directional characteristics are good with no directivity, and the gain is further improved.
  • the maximum gain is about 4.0 dBi
  • the minimum gain is about 3.5 dBi
  • the average gain is about 3.8 dBi
  • the ripple is about 0.5 dB.
  • the directional characteristics are good with no directivity, and the gain is further improved.
  • the maximum gain is about 3.9 dBi
  • the minimum gain is about 3.5 dBi
  • the average gain is 3.8 dBi
  • the ripple is about 0.5 dB. It has good omnidirectional directivity characteristics and high gain is obtained.
  • the maximum gain is about 5.1 dBi and the minimum gain is about 3.5 dBi at the lower limit frequency of the transmission band of 1850 MHz, and the average gain is Is approximately 4.5 dBi, and the ripple is approximately 1.7 dB.
  • the maximum gain is about 5.5 dBi
  • the minimum gain is about 3.9 dBi
  • the average gain is about 4.9 dBi
  • the ripple is about 1.7 dB.
  • the directional characteristics are good with omnidirectionality, and high gain is maintained.
  • the maximum gain is about 5.7 dBi
  • the minimum gain is about 4.2 dBi
  • the average gain is about 5.1 dBi
  • the ripple is about 1.5 dB. It has good omnidirectional directivity characteristics and higher gain.
  • the maximum gain is about 4.8 dBi
  • the minimum gain is about 3.5 dBi
  • the average gain is about 4.3 dBi
  • the ripple is about 1.3 dB.
  • the directivity characteristics are almost omnidirectional, and a high gain is obtained.
  • the dual-frequency antenna 1 of the present invention operates in two different frequency bands, the AMPS band and the PCS band, and can obtain a nearly omnidirectional directional characteristic even when the elevation angle is 0 ° to 30 °. become able to.
  • the gain in the two different frequency bands of the AMPS band and the PCS band of the dual frequency antenna 1 according to the present invention shows a tendency that the gain of the high frequency PCS band is high. In this case, since the gain of the dipole antenna is 2.15 dBi, gain greatly exceeding the gain of the dipole antenna is obtained in two different frequency bands depending on the elevation angle.
  • the dual-frequency antenna 1 of the present invention can be an antenna that can sufficiently operate in two different frequency bands.
  • the two desired frequency bands can be changed by changing the dimensions of the first element 11 or the second element 21 according to the band.
  • the dual-frequency antenna 1 of the present invention can be operated in different frequency bands.
  • the dual-frequency antenna 1 according to the present invention can be a small and low-profile antenna having a height of about 50 mm and a width of about 15 mm, and the first element 11 and the second element depending on the printed pattern of the printed circuit board 10. Therefore, it is possible to provide an inexpensive dual-frequency antenna with a simple configuration.
  • the feeder line 21a that feeds power to the second element 21 may be formed in a meander shape so that the antenna height of the dual-frequency antenna 1 is further suppressed.
  • the dual frequency antenna 1 of the present invention when the dual frequency antenna 1 of the present invention is mounted on a vehicle, the dual frequency antenna 1 is fixed on the antenna base attached to the vehicle, and a radome with a resin cover covering the dual frequency antenna 1 is attached to the antenna base. Is preferred.
  • two different frequency bands are matched by the pattern shape of the first element 11 formed on the front surface of the printed circuit board 10 and the second element 21 formed on the back surface. Therefore, the two-frequency antenna 1 can be reduced in size and cost.
  • an AM / FM broadcast receiving antenna a GPS signal receiving antenna, a terrestrial digital broadcast receiving antenna, a DAB (Digital Audio Broadcast) receiving antenna, an SDARS (Satellite Digital Audio Radio) receiving antenna, and the like. Can do.

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)

Abstract

　チョークコイルを必要とすることなく２周波で動作可能とする。 　プリント基板１０の表面にプリントパターンで高域側の帯域で動作する第１素子１１を形成する。プリント基板１０の裏面に第１素子１１と重ならない上部にプリントパターンで低域側の帯域で動作する第２素子を形成する。第１素子１１には下端の給電点１３から給電し、第１素子１１の中途に設けたスルーホール１２を介して第２素子２１に給電される。第２素子２１には、スルーホール１２から細長い給電ラインを介して給電され、給電ラインは高い周波数に対して高インピーダンスを示す。給電ラインに対応する第１素子１１にはスリット１１ａが形成されている。

Description

２周波アンテナ
　本発明は、２周波で動作する小型の２周波アンテナに関するものである。
　車載用無線通信に用いるアンテナとしてはその動作原理から、車室内の乗員に対する送信時の電磁波放射が懸念されており、このため、ルーフパネル等の車両の外側にアンテナが設置されることが多くされている。しかし、法規制等により車両の外側に突出するアンテナのアンテナ高には制限があるため、低姿勢で小型なアンテナが必要とされる。
　従来、所望の２つの異なる周波数帯を受信および送信するアンテナが必要な場合は、アンテナ素子の間にチョークコイルを設けることにより２共振を得るようにしたり、独立した２つのアンテナを使用して２周波の２出力を得たり、２周波の２出力を合成して出力を得るようにしていた。
　従来の２周波アンテナでは、１本のアンテナとする場合はチョークコイルが必要とされるが、チョークコイルを使用するとチョークコイルの影響により低域側共振帯域が狭くなると云う問題点があった。
　そこで、本発明はチョークコイルを必要とすることなく２つの異なる周波数帯で動作可能な２周波アンテナを提供することを目的としている。
　上記目的を達成するために、本発明の２周波アンテナは、絶縁性の基板の一面に面状に形成された第１素子と、基板の他面に第１素子と重ならないよう形成された第２素子と、第１素子の下端に給電する給電手段と、第２素子から導出された給電ラインの端部に形成され、基板の一面において第１素子の中途に接続されているスルーホールとを備え、給電ラインに対応する第１素子の部位にスリットが形成されていることを最も主要な特徴としている。
　本発明の２周波アンテナでは、第１素子が２つの異なる周波数帯の内の高域側で動作し、第２素子が低域側で動作するようになり、第２素子に給電する給電ラインがインダクタンスとして機能することから、チョークコイルを不要とすることができる。また、第１素子および第２素子をプリントパターンにより構成すると、プリントパターンの形状により整合を可能とすることができる。
本発明の実施例にかかる２周波アンテナの構成を示す正面図である。 本発明の実施例にかかる２周波アンテナの構成を示す背面図である。 本発明にかかる２周波アンテナのインピーダンスの周波数特性を示すスミスチャートである。 本発明にかかる２周波アンテナのＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。 本発明にかかる２周波アンテナの仰角を０°とした際のＡＭＰＳ帯とＰＣＳ帯の各周波数の水平面内指向特性を示す図である。 本発明にかかる２周波アンテナの仰角を１０°とした際のＡＭＰＳ帯とＰＣＳ帯の各周波数の水平面内指向特性を示す図である。 本発明にかかる２周波アンテナの仰角を２０°とした際のＡＭＰＳ帯とＰＣＳ帯の各周波数の水平面内指向特性を示す図である。 本発明にかかる２周波アンテナの仰角を３０°とした際のＡＭＰＳ帯とＰＣＳ帯の各周波数の水平面内指向特性を示す図である。
符号の説明
１　２周波アンテナ、１０　プリント基板、１１　第１素子、１１ａ　スリット、１１ｂ　テーパ部、１２　スルーホール、１３　給電点、１４　グランド、２１　第２素子、２１ａ　給電ライン
　本発明の実施例にかかる２つの異なる周波数帯において動作する２周波アンテナ１の構成を図１および図２に示す。図１は２周波アンテナ１の構成を示す正面図であり、図２は２周波アンテナ１の構成を示す背面図である。
　これらの図に示すように、２周波アンテナ１はガラスエポキシ基板等の絶縁性のプリント基板１０の表面と裏面とにプリントパターンとして形成された第１素子１１と第２素子２１とを備えている。プリント基板１０は、高さＨおよび幅Ｗの細長い矩形状とされて平面状のグランド１４上にほぼ垂直に立設されている。第１素子１１はプリント基板１０の表面の下端からほぼ幅Ｗで長さＬ１の面状のプリントパターンとして形成されており、第１素子１１の下部はテーパ部１１ｂが形成されて下端に向かって次第に幅が狭く形成されてインピーダンスが調整されている。また、第１素子１１の上縁のほぼ中央から幅がＳとされたスリット１１ａが下方へ向かって形成されている。第１素子１１は下端から給電され、その下端には給電点１３が設けられている。また、給電点１３とされるプリント基板１０の下端から高さＬ３の位置で、プリント基板１０のほぼ中央に裏面に電気的に接続されるスルーホール１２が設けられている。
　第２素子２１は、プリント基板１０の裏面の上端から幅Ｗで長さＬ２の面状のプリントパターンとして形成されており、第２素子２１の両側は下方へ折り返された形状とされている。第２素子２１は、プリント基板１０の表面に形成されている第１素子１１と重ならないプリント基板１０の上部に形成されている。第２素子２１のほぼ中央からは、狭くされた幅Ｄの給電ライン２１ａが引き出されており、第２素子２１の折り返された両側の部位はトップローディングとして機能する。給電ライン２１ａはアンテナとしても機能しており、プリント基板１０の下端から高さＬ３の位置までほぼ垂直に形成されて、給電ライン２１ａの下端はスルーホール１２に電気的に接続されている。給電ライン２１ａは細長く形成されていることから、給電ライン２１ａに生じるインダクタンス成分により、２周波の内の低域側の信号成分に対する給電ライン２１ａのインピーダンスは高くなり、低域側の信号成分は給電ライン２１ａ上において伝送されにくくなる。このように、給電ライン２１ａは等価的にチョークコイルとして作用することから、給電点１３から第１素子１１およびスルーホール１２を介して給電ライン２１ａで伝送された低域側の信号成分が第２素子２１に給電されるようになる。また、第２素子２１の低域側の受信信号は給電ライン２１ａおよびスルーホール１２を介して第１素子１１の高域側の受信信号と合成され、給電点１３から出力されるようになる。なお、第１素子１１におけるスリット１１ａの幅Ｓは給電ライン２１ａの幅Ｄより広くされて、スリット１１ａ内に給電ライン２１ａが位置するようにされており、スリット１１ａにより第１素子１１と給電ライン２１ａとが電気的に結合することを極力防止している。
　２周波アンテナ１を、８２４～８９４ＭＨｚのＡＭＰＳ（Advanced Mobile Phone Service）帯および１８５０～１９９０ＭＨｚのＰＣＳ（Personal Communication Services）帯の２つの異なる周波数帯、あるいは、８８０～９６０ＭＨｚのＧＳＭ（Global System for Mobile Communications）９００帯および１７１０～１８８０ＭＨｚのＧＳＭ１８００帯の２つの異なる周波数帯において動作させることができる。このようにした際の、２周波アンテナ１の寸法の一例を次に示す。まず、プリント基板１０の幅Ｗは約１５ｍｍ、高さＨは約５０ｍｍ、厚さは約１．６ｍｍとされ、比誘電率εｒは約４．６とされている。２周波の内の高域側（ＰＣＳ／ＧＭＳ１８００）で動作する第１素子１１の長さＬ１は約３４．５ｍｍとされ１８５０ＭＨｚの波長をλ1とすると約０．２１λ1と表され、スリット１１ａの幅Ｓは約２ｍｍとされる。２周波の内の低域側（ＡＭＰＳ／ＧＭＳ９００）で動作する第２素子２１の長さＬ２は約１５ｍｍとされ８２４ＭＨｚの周波数の波長をλ2とすると約０．０４λ2と表され、スルーホール１２の高さＬ３は約１０ｍｍとされ約０．０６λ1あるいは約０．０３λ2と表される。
　次に、上記寸法とされた２周波アンテナ１のインピーダンスの周波数特性を示すスミスチャートを図３に示す。図３を参照すると、低域側の周波数８２４ＭＨｚにおいて抵抗分は約２５．８Ω、リアクタンス分は約－２１．５Ωとなり、周波数８９４ＭＨｚにおいて抵抗分は約４８．９Ω、リアクタンス分は約４１．４Ωとなる。また、高域側の周波数１８５０ＭＨｚにおいて抵抗分は約６２．８Ω、リアクタンス分は約０．１Ωとなり、周波数１９９０ＭＨｚにおいて抵抗分は約７４．２Ω、リアクタンス分は約－７．６Ωとなる。このように、高域側においてよりよいインピーダンス特性を示すようになる。
　次に、上記寸法とされた２周波アンテナ１の電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の周波数特性を図４に示す。図４を参照すると、低域側の周波数８２４ＭＨｚにおいてＶＳＷＲとして約２．４１が得られ、周波数８９４ＭＨｚにおいてＶＳＷＲとして約２．２７が得られており、８２４～８９４ＭＨｚの低域側の周波数帯域において最良のＶＳＷＲとして約１．５が得られている。また、高域側の周波数１８５０ＭＨｚにおいてＶＳＷＲとして約１．２６が得られ、周波数１９９０ＭＨｚにおいてＶＳＷＲとして約１．５１が得られており、１８５０～１９９０ＭＨｚの高域側の周波数帯域において最良のＶＳＷＲとして１．２６が得られている。このように、高域側においてよりよいＶＳＷＲ特性を示すようになる。一般に、ＶＳＷＲは約２．５以下とされていることが求められるが、図４に示す例ではＡＭＰＳ帯における最大のＶＳＷＲは約２．４（８４０ＭＨｚ）となり、ＰＣＳ帯における最大のＶＳＷＲは約１．５（１９９０ＭＨｚ）となっており、２周波において良好なＶＳＷＲ特性が得られている。なお、整合回路を付加して給電点１３に給電することによりＶＳＷＲをより良好な値とすることができる。
　次に、本発明にかかる２周波アンテナ１の各周波数における水平面内指向特性を図５ないし図８に示す。この場合、２周波アンテナ１の寸法は上記の通りとされると共に、直径約１ｍの円形とされたグランド１４のほぼ中央に２周波アンテナ１は立設されて、偏波は垂直偏波とされている。
　図５は、本発明の２周波アンテナ１にかかるＡＭＰＳ帯とＰＣＳ帯の各周波数において仰角が０°とされた際の水平面内指向特性である。図５を参照すると、ＡＭＰＳ帯における送信帯域の下限周波数である８２４ＭＨｚにおいては、最大利得が約－１．７ｄＢｉ、最小利得が約－２．２ｄＢｉとされ、平均利得が約－２．０ｄＢｉでリップルが約０．６ｄＢのほぼ無指向性の良好な指向特性とされている。また、ＡＭＰＳ帯における送信帯域の上限周波数である８４９ＭＨｚにおいては、最大利得が約－０．８ｄＢｉ、最小利得が約－１．５ｄＢｉとされ、平均利得が約－１．２ｄＢｉでリップルが約０．７ｄＢのほぼ無指向性の良好な指向特性とされ、利得が若干向上している。さらに、ＡＭＰＳ帯における受信帯域の下限周波数である８６９ＭＨｚにおいては、最大利得が約－１．０ｄＢｉ、最小利得が約－１．７ｄＢｉとされ、平均利得が約－１．４ｄＢｉでリップルが約０．８ｄＢのほぼ無指向性の良好な指向特性とされている。さらにまた、ＡＭＰＳ帯における受信帯域の上限周波数である８９４ＭＨｚにおいては、最大利得が約－１．４ｄＢｉ、最小利得が約－２．３ｄＢｉとされ、平均利得が－１．８ｄＢｉでリップルが約１．０ｄＢのほぼ無指向性の良好な指向特性とされている。
　図５を参照すると、仰角が０°とされた際のＰＣＳ帯においては、送信帯域の下限周波数である１８５０ＭＨｚにおいて、最大利得が約０．５ｄＢｉ、最小利得が約－０．９ｄＢｉとされ、平均利得が約－０．２ｄＢｉでリップルが約１．４ｄＢのほぼ無指向性の良好な指向特性とされ、高利得が得られている。また、ＰＣＳ帯における送信帯域の上限周波数である１９１０ＭＨｚにおいては、最大利得が約１．０ｄＢｉ、最小利得が約－０．５ｄＢｉとされ、平均利得が約０．２ｄＢｉでリップルが約１．５ｄＢのほぼ無指向性の良好な指向特性とされ、より高利得が得られている。さらに、ＰＣＳ帯における受信帯域の下限周波数である１９３０ＭＨｚにおいては、最大利得が約１．２ｄＢｉ、最小利得が約－０．３ｄＢｉとされ、平均利得が約０．５ｄＢｉでリップルが約１．５ｄＢのほぼ無指向性の良好な指向特性とされ、さらに高利得が得られている。さらにまた、ＰＣＳ帯における受信帯域の上限周波数である１９９０ＭＨｚにおいては、最大利得が約０．３ｄＢｉ、最小利得が約－１．０ｄＢｉとされ、平均利得が約－０．３ｄＢｉでリップルが約１．３ｄＢのほぼ無指向性の良好な指向特性とされ、高利得が得られている。
　図６は、本発明の２周波アンテナ１にかかるＡＭＰＳ帯とＰＣＳ帯の各周波数において仰角が１０°とされた際の水平面内指向特性である。図６を参照すると、ＡＭＰＳ帯における送信帯域の下限周波数である８２４ＭＨｚにおいては、最大利得が約０．２ｄＢｉ、最小利得が約－０．４ｄＢｉとされ、平均利得が約－０．２ｄＢｉでリップルが約０．６ｄＢのほぼ無指向性の良好な指向特性とされ、利得が向上している。また、ＡＭＰＳ帯における送信帯域の上限周波数である８４９ＭＨｚにおいては、最大利得が約１．０ｄＢｉ、最小利得が約０．５ｄＢｉとされ、平均利得が約０．７ｄＢｉでリップルが約０．５ｄＢのほぼ無指向性の良好な指向特性とされ、利得がさらに向上している。さらに、ＡＭＰＳ帯における受信帯域の下限周波数である８６９ＭＨｚにおいては、最大利得が約１．０ｄＢｉ、最小利得が約０．４ｄＢｉとされ、平均利得が約０．８ｄＢｉでリップルが約０．６ｄＢのほぼ無指向性の良好な指向特性とされている。さらにまた、ＡＭＰＳ帯における受信帯域の上限周波数である８９４ＭＨｚにおいては、最大利得が約１．０ｄＢｉ、最小利得が約０．２ｄＢｉとされ、平均利得が０．７ｄＢｉでリップルが約０．７ｄＢのほぼ無指向性の良好な指向特性とされている。
　図６を参照すると、仰角が１０°とされた際のＰＣＳ帯においては、送信帯域の下限周波数である１８５０ＭＨｚにおいて、最大利得が約４．５ｄＢｉ、最小利得が約３．４ｄＢｉとされ、平均利得が約３．９ｄＢｉでリップルが約１．１ｄＢのほぼ無指向性の良好な指向特性とされ、高利得が得られている。また、ＰＣＳ帯における送信帯域の上限周波数である１９１０ＭＨｚにおいては、最大利得が約４．４ｄＢｉ、最小利得が約３．４ｄＢｉとされ、平均利得が約３．９ｄＢｉでリップルが約１．１ｄＢのほぼ無指向性の良好な指向特性とされ、高利得が維持されている。さらに、ＰＣＳ帯における受信帯域の下限周波数である１９３０ＭＨｚにおいては、最大利得が約４．６ｄＢｉ、最小利得が約３．５ｄＢｉとされ、平均利得が約４．１ｄＢｉでリップルが約１．１ｄＢのほぼ無指向性の良好な指向特性とされ、さらに高利得が得られている。さらにまた、ＰＣＳ帯における受信帯域の上限周波数である１９９０ＭＨｚにおいては、最大利得が約３．６ｄＢｉ、最小利得が約２．６ｄＢｉとされ、平均利得が約３．１ｄＢｉでリップルが約１．０ｄＢのほぼ無指向性の良好な指向特性とされ、高利得が得られている。
　図７は、本発明の２周波アンテナ１にかかるＡＭＰＳ帯とＰＣＳ帯の各周波数において仰角が２０°とされた際の水平面内指向特性である。図７を参照すると、ＡＭＰＳ帯における送信帯域の下限周波数である８２４ＭＨｚにおいては、最大利得が約１．８ｄＢｉ、最小利得が約１．４ｄＢｉとされ、平均利得が約１．７ｄＢｉでリップルが約０．４ｄＢのほぼ無指向性の良好な指向特性とされ、高利得が得られている。また、ＡＭＰＳ帯における送信帯域の上限周波数である８４９ＭＨｚにおいては、最大利得が約２．６ｄＢｉ、最小利得が約２．２ｄＢｉとされ、平均利得が約２．４ｄＢｉでリップルが約０．５ｄＢのほぼ無指向性の良好な指向特性とされ、利得がさらに向上している。さらに、ＡＭＰＳ帯における受信帯域の下限周波数である８６９ＭＨｚにおいては、最大利得が約３．１ｄＢｉ、最小利得が約２．７ｄＢｉとされ、平均利得が約２．９ｄＢｉでリップルが約０．４ｄＢのほぼ無指向性の良好な指向特性とされ、利得がさらに向上している。さらにまた、ＡＭＰＳ帯における受信帯域の上限周波数である８９４ＭＨｚにおいては、最大利得が約３．０ｄＢｉ、最小利得が約２．６ｄＢｉとされ、平均利得が２．８ｄＢｉでリップルが約０．４ｄＢのほぼ無指向性の良好な指向特性とされ、高利得が得られている。
　図７を参照すると、仰角が２０°とされた際のＰＣＳ帯においては、送信帯域の下限周波数である１８５０ＭＨｚにおいて、最大利得が約６．６ｄＢｉ、最小利得が約５．８ｄＢｉとされ、平均利得が約６．１ｄＢｉでリップルが約０．８ｄＢのほぼ無指向性の良好な指向特性とされ、高利得が得られている。また、ＰＣＳ帯における送信帯域の上限周波数である１９１０ＭＨｚにおいては、最大利得が約６．６ｄＢｉ、最小利得が約５．７ｄＢｉとされ、平均利得が約６．２ｄＢｉでリップルが約０．９ｄＢのほぼ無指向性の良好な指向特性とされ、高利得が維持されている。さらに、ＰＣＳ帯における受信帯域の下限周波数である１９３０ＭＨｚにおいては、最大利得が約６．７ｄＢｉ、最小利得が約５．７ｄＢｉとされ、平均利得が約６．３ｄＢｉでリップルが約１．０ｄＢのほぼ無指向性の良好な指向特性とされ、さらに高利得が得られている。さらにまた、ＰＣＳ帯における受信帯域の上限周波数である１９９０ＭＨｚにおいては、最大利得が約５．７ｄＢｉ、最小利得が約５．０ｄＢｉとされ、平均利得が約５．４ｄＢｉでリップルが約０．７ｄＢのほぼ無指向性の良好な指向特性とされ、高利得が得られている。
　図８は、本発明の２周波アンテナ１にかかるＡＭＰＳ帯とＰＣＳ帯の各周波数において仰角が３０°とされた際の水平面内指向特性である。図８を参照すると、ＡＭＰＳ帯における送信帯域の下限周波数である８２４ＭＨｚにおいては、最大利得が約２．９ｄＢｉ、最小利得が約２．５ｄＢｉとされ、平均利得が約２．７ｄＢｉでリップルが約０．３ｄＢのほぼ無指向性の良好な指向特性とされ、高利得が得られている。また、ＡＭＰＳ帯における送信帯域の上限周波数である８４９ＭＨｚにおいては、最大利得が約３．４ｄＢｉ、最小利得が約３．０ｄＢｉとされ、平均利得が約３．２ｄＢｉでリップルが約０．４ｄＢのほぼ無指向性の良好な指向特性とされ、利得がさらに向上している。さらに、ＡＭＰＳ帯における受信帯域の下限周波数である８６９ＭＨｚにおいては、最大利得が約４．０ｄＢｉ、最小利得が約３．５ｄＢｉとされ、平均利得が約３．８ｄＢｉでリップルが約０．５ｄＢのほぼ無指向性の良好な指向特性とされ、利得がさらに向上している。さらにまた、ＡＭＰＳ帯における受信帯域の上限周波数である８９４ＭＨｚにおいては、最大利得が約３．９ｄＢｉ、最小利得が約３．５ｄＢｉとされ、平均利得が３．８ｄＢｉでリップルが約０．５ｄＢのほぼ無指向性の良好な指向特性とされ、高利得が得られている。
　図８を参照すると、仰角が３０°とされた際のＰＣＳ帯においては、送信帯域の下限周波数である１８５０ＭＨｚにおいて、最大利得が約５．１ｄＢｉ、最小利得が約３．５ｄＢｉとされ、平均利得が約４．５ｄＢｉでリップルが約１．７ｄＢのほぼ無指向性の良好な指向特性とされ、高利得とされている。また、ＰＣＳ帯における送信帯域の上限周波数である１９１０ＭＨｚにおいては、最大利得が約５．５ｄＢｉ、最小利得が約３．９ｄＢｉとされ、平均利得が約４．９ｄＢｉでリップルが約１．７ｄＢのほぼ無指向性の良好な指向特性とされ、高利得が維持されている。さらに、ＰＣＳ帯における受信帯域の下限周波数である１９３０ＭＨｚにおいては、最大利得が約５．７ｄＢｉ、最小利得が約４．２ｄＢｉとされ、平均利得が約５．１ｄＢｉでリップルが約１．５ｄＢのほぼ無指向性の良好な指向特性とされ、さらに高利得とされている。さらにまた、ＰＣＳ帯における受信帯域の上限周波数である１９９０ＭＨｚにおいては、最大利得が約４．８ｄＢｉ、最小利得が約３．５ｄＢｉとされ、平均利得が約４．３ｄＢｉでリップルが約１．３ｄＢのほぼ無指向性の良好な指向特性とされ、高利得が得られている。
　このように、本発明の２周波アンテナ１では、ＡＭＰＳ帯およびＰＣＳ帯の２つの異なる周波数帯において動作し、仰角が０°～３０°とされてもほぼ無指向性の指向特性を得ることができるようになる。また、本発明にかかる２周波アンテナ１のＡＭＰＳ帯およびＰＣＳ帯の２つの異なる周波数帯における利得は、高域のＰＣＳ帯の利得が高い傾向を示している。この場合、ダイポールアンテナの利得は２．１５ｄＢｉであることから、仰角によっては２つの異なる周波数帯においてダイポールアンテナの利得を大きく超えた利得が得られている。また、２つの異なる周波数帯をＧＳＭ９００／ＧＳＭ１８００帯としても、本発明の２周波アンテナ１は上記と同様の電気的特性を得ることができる。従って、本発明の２周波アンテナ１は２つの異なる周波数帯において十分動作することができるアンテナとすることができる。なお、動作させる２つの異なる周波数帯が９００ＭＨｚ帯あるいは１８００ＭＨｚ帯から異なる帯域とされた場合は、その帯域に応じて第１素子１１あるいは第２素子２１の寸法を変更することにより、所望の２つの異なる周波数帯において本発明の２周波アンテナ１を動作させることができる。また、本発明にかかる２周波アンテナ１は高さが約５０ｍｍ、幅が約１５ｍｍの小型かつ低姿勢のアンテナとすることができると共に、プリント基板１０のプリントパターンにより第１素子１１および第２素子２１を形成することで構成されるため、簡易な構成の安価な２周波アンテナとすることができる。
　以上説明した本発明にかかる２周波アンテナ１において、第２素子２１へ給電する給電ライン２１ａをメアンダ形状として２周波アンテナ１のアンテナ高さをより低く抑えるようにしてもよい。また、本発明の２周波アンテナ１を車両に搭載する際には、車両へ取り付けられるアンテナベース上に２周波アンテナ１を固着し、アンテナベースに２周波アンテナ１を覆う樹脂カバーによるレドームを取り付けるのが好適とされる。
　さらに、本発明の２周波アンテナ１においては、プリント基板１０の表面に形成された第１素子１１および裏面に形成された第２素子２１のパターン形状により、２つの異なる周波数帯の整合を取ることができるため、２周波アンテナ１の小型化やローコスト化が可能となる。このため、ＡＭ／ＦＭ放送受信アンテナ、ＧＰＳ信号受信アンテナ、地上波デジタル放送受信アンテナ、ＤＡＢ（Digital Audio Broadcast）受信アンテナ、ＳＤＡＲＳ（Satellite Digital Audio Radio）受信アンテナ等との複合化を容易とすることができる。

Claims (4)

  1. 　絶縁性の基板の一面において下端から上部に向けて面状に形成された第１素子と、
    　前記基板の他面において前記第１素子と重ならない上部に形成された第２素子と、
    　前記基板の下端に配置されたグランドと、
    　前記第１素子の下端に給電する給電手段と、
    　前記基板の他面に形成されている前記第２素子から導出された給電ラインの端部に形成され、前記第１素子の中途に接続されているスルーホールとを備え、
    　前記給電ラインに対応する前記第１素子の部位にスリットが形成されていることを特徴とする２周波アンテナ。
  2. 　前記第１素子の中途から下端に向かってテーパ部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の２周波アンテナ。
  3. 　前記第２素子の両側が下方へ折り返されている形状とされており、前記第２素子のほぼ中央から前記給電ラインが引き出されていることを特徴とする請求項１記載の２周波アンテナ。
  4. 　前記第１素子および前記第２素子が、前記基板上に形成されたプリントパターンにより構成されていることを特徴とする請求項１記載の２周波アンテナ。
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