WO2010119746A1 - モノポールアンテナ、アンテナアセンブリ、および車両 - Google Patents

モノポールアンテナ、アンテナアセンブリ、および車両 Download PDF

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ファビアン フェレロ
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アイシン精機株式会社
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    • 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
    • H01Q1/3275—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the location of the antenna on the vehicle mounted on a horizontal surface of the vehicle, e.g. on roof, hood, trunk
    • H—ELECTRICITY
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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
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna

Definitions

  • the present invention relates to the field of antennas.
  • the present invention particularly relates to an antenna used in the field of automobiles.
  • An automobile antenna called a wireless antenna is known.
  • the efficiency of this type of antenna is relatively good (over 70%), but the appearance is relatively poor.
  • this antenna is easily damaged by malicious intent, may generate noise during high-speed driving, and exhibits performance only in a bandwidth limited to a range of 87 to 108 MHz corresponding to a radio frequency.
  • the electromagnetic spectrum includes a plurality of frequency bands dedicated to various applications.
  • the band of 88 to 108 MHz is dedicated for radio use, while the band of 470 to 862 MHz is dedicated for television use.
  • the wireless antenna as described in Patent Document 1 has good performance in a frequency range limited to the FM band, but is inferior in other frequency ranges. The performance is not enough.
  • the present invention is configured to receive and / or transmit at least a frequency-modulated signal in the FM band, which is a predetermined frequency band having an ultra-wideband and a reflection coefficient of less than ⁇ 6 dB.
  • the purpose is to provide a monopole antenna.
  • An ultra-wideband antenna is defined as an antenna having a minimum value among values equal to 20% of the center frequency of the band, or a band having a bandwidth larger than 500 MHz.
  • Parameter S11 indicates the reflection coefficient of the antenna.
  • S11 0 dB
  • all power is reflected by the antenna, and no power is transmitted from the antenna.
  • An antenna is considered good in a given frequency range if the parameter S11 is approximately less than or equal to the performance threshold in the given frequency range. In that case, the parameter S11 has a frequency band corresponding to this frequency range.
  • the performance threshold is ⁇ 6 dB.
  • the monopole antenna When the monopole antenna is an ultra-wideband type, it can be used for various applications such as a mobile phone, Wi-Fi, TV or DAB (Digital Audio Broadcasting). Since the antenna is also high performance in the FM band, it can also be used for in-car radio.
  • DAB Digital Audio Broadcasting
  • the monopole antenna includes FM band preliminary determination means capable of predetermining the resonance frequency of the FM band and / or the bandwidth of the FM band.
  • Such a preliminary determination means makes it possible to adjust the resonance frequency and / or bandwidth of the FM band at the time of manufacturing the monopole antenna.
  • These pre-determining means can adapt the antenna to the various geographical zones in which it is used.
  • the FM band may be somewhat narrow depending on the geographical zone, so depending on these geographical zones, the antenna performance will be prioritized in a relatively narrow FM band, or the performance is not so good but compared A sufficiently good antenna performance can be prioritized in a wide FM band.
  • the monopole antenna includes an FM band adjusting means capable of adjusting the resonance frequency of the FM band and / or the bandwidth of the FM band.
  • Such an adjustment means makes it possible to commercialize only a type of antenna in which the user of the monopole antenna can change the resonance frequency and the FM bandwidth.
  • the adjustment means also allows the use of the antenna in various geographical zones with different FM bands.
  • the monopole antenna includes a radiating means having a conductive support which is preferably planar.
  • the conductive support is defined by an outer contour
  • the monopole antenna is An opening provided in the conductive support and defined by an inner profile for resonance;
  • a hole is provided in the conductive support and is defined by a contour that joins the resonant inner contour of the opening and the outer contour of the conductive support.
  • the inner contour for resonance has a resonance perimeter.
  • the current flowing through the monopole antenna uses this contour.
  • the antenna performance in the FM band can be improved by appropriately selecting the perimeter value and thus the configuration of the resonance profile.
  • This contour can generally be circular, polygonal, or elliptical.
  • the openings and holes make it possible to obtain transmission and / or reception characteristics similar to those of a folded antenna while holding a monopole antenna including a planar support.
  • the FM band pre-determining means or adjusting means includes a capacitor that joins two parts of the contour of the opposite holes.
  • the capacitor can extend the resonant perimeter of the monopole antenna, thus improving the performance in the FM band.
  • the monopole antenna includes means for connecting the monopole antenna with a supply port coupled to the contour of the hole.
  • the desired antenna impedance determined in advance is obtained depending on the position of the connecting means.
  • this impedance is approximately equal to the impedance of the coaxial cable, i.e. 50 ⁇ .
  • the outer dimension of the support is preferably greater than 0.1 m 2, more preferably greater than 0.15 m 2 , and more preferably greater than 0.18 m 2 .
  • external dimensions of the support preferably less than 0.06 m 2, more preferably less than 0.04 m 2, and more preferably less than 0.03 m 2.
  • ⁇ It may be desirable to use a relatively small monopole antenna, especially for external dimensions or aesthetic reasons.
  • the monopole antenna according to the present invention it is possible to use a monopole antenna that is ultra-wideband, has good performance in the FM band, and that is relatively small.
  • the monopole antenna is small, a plurality of monopole antennas can be used. Such multiple antennas improve the resulting overall antenna directional and spatial diversity compared to a single antenna. Such improvement in diversity can enhance the performance of the monopole antenna.
  • the antenna assembly may include at least one monopole antenna, and may include two or three monopole antennas.
  • the present invention is also directed to providing a vehicle including at least one monopole antenna as described above or an antenna assembly as described above.
  • FIG. 1 is a diagram showing a vehicle including an antenna according to a first embodiment. It is a schematic perspective view which shows the spoiler of the vehicle of FIG. It is a figure which shows the support body of the antenna of FIG. It is a figure which shows the vehicle containing the some antenna by 2nd Embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating one of the antennas of FIG. 4. It is an enlarged view which shows the zone VI of FIG. It is a figure similar to FIG. 5 regarding the antenna by 3rd Embodiment. It is a figure similar to FIG. 6 regarding the antenna by 3rd Embodiment.
  • the vehicle is shown as a whole with reference numeral 10.
  • the automobile includes a part 12 made of a plastic material such as reinforced polypropylene, including an antenna 14A.
  • the part 12 is a spoiler or a rear fin.
  • the antenna 14A is attached to the component 12 by bonding, for example, and is hidden under one or more paint layers.
  • the part 12 is the rear or front bumper surface, roof or bonnet of the automobile.
  • FIG. 2 shows the antenna 14A and the metal part 16 of the automobile 10.
  • the antenna 14 ⁇ / b> A includes connection means 18 having a supply port 20 made of a coaxial cable 21 protected by a jacket 22.
  • the jacket 22 is fixed to the metal portion 16, while the coaxial cable 21 is fixed to the antenna 14A.
  • the antenna 14A is a monopole type and has an ultra wide band. Further, the antenna 14A is configured to be able to receive and / or transmit a frequency modulation signal in an FM band that is a predetermined frequency band.
  • the antenna 14A has a reflection coefficient of less than ⁇ 6 dB in a predetermined frequency band.
  • the antenna 14A includes a radiation means 26 including a conductive support 28 made of a conductive material including, for example, copper.
  • the support 28 is a plane substantially parallel to the XY plane and takes the shape of an adhesive sheet.
  • the support 28 is defined by an outer contour 30 and has a generally elongated shape, preferably a spindle ellipse.
  • the outer contour 30 has two arcuate portions 30A, 30B.
  • the support 28 is extended along the X direction.
  • the support 28 is symmetric with respect to the central symmetry plane P parallel to the YZ plane.
  • the supply port 20 is fixed to the support 28 so as to obtain an impedance substantially equal to 50 ⁇ .
  • the support 28 here has a length of 109 cm and a width of 17 cm, so that its outer dimensions are greater than 0.1 m 2 , even greater than 0.15 m 2 , more precisely greater than 0.18 m 2 . 1853 m 2 .
  • FIGS. 4 to 6 show one or a plurality of antennas 14B according to the second embodiment.
  • the same elements as those shown in FIGS. 1 to 3 are given the same reference numerals.
  • FIG. 4 shows the automobile 10 including three antennas 14B.
  • the antennas 14B are arranged in a line along the transverse direction X.
  • the entire support 28 is substantially semi-elliptical and symmetrical with respect to the central symmetry plane P parallel to the YZ plane.
  • the antenna 14B is provided on the support 28 and includes an opening 32 defined by a resonant inner contour 34.
  • the antenna 14 ⁇ / b> B includes a hole 36 (gap) provided in the support 28.
  • the hole 36 is defined by a contour 38 that connects the resonant inner contour 34 and the outer contour 30.
  • the opening 32 is substantially circular.
  • the outer contour 30 has one part 30A substantially parallel to the X direction and two arcuate parts 30B.
  • the outer contour 30 of the support 28 has a linear portion 30A configured to extend in the X direction (width direction) of the vehicle, and an arc portion configured to connect one end and the other end of the linear portion 30A. (Consisting of two arcuate portions 30B and 30B).
  • the hole 36 (gap) is provided at the center of the arc portion. Further, the opening 32 is disposed at a position offset to the arc portion side of the outer contour 30.
  • the antenna 14B is inscribed in a rectangle having a size of 36 cm ⁇ 15 cm. Therefore, outer dimensions of the support 28 is 0.06 m 2 less than 0.0525m 2.
  • the antenna 14B includes FM band preliminary determination means 40.
  • the preliminary determination means 40 includes, on the one hand, preliminary determination means 42 for the FM band resonance frequency F 0 , and on the other hand, preliminary determination means 44 for the FM band bandwidth ⁇ .
  • the pre-determining means 42, 44 includes a capacitor 46 that interacts and couples the two portions 38 A, 38 B of the contour 38 of the opposed hole 36.
  • the supply port 20 is coupled to a contour 38 that defines a hole 36 to obtain an impedance approximately equal to 50 ⁇ .
  • the antenna 14B includes an adjustment means of the frequency F 0 and bandwidth delta. By this means, the user of the antenna 14B can change the capacitance of the capacitor 46.
  • FIG. 7 and 8 show an antenna 14C according to the third embodiment.
  • the same reference numerals are given to the same elements as those shown so far.
  • the support 28 has a generally oval quarter shape.
  • the antenna 14C is inscribed in a rectangle having a size of 19 cm ⁇ 15 cm. Therefore, the outer dimension of the support 28 is 0.0285 m 2 which is smaller than 0.04 m 2 and further smaller than 0.03 m 2 . Since the antenna 14C according to the third embodiment is small, it can be hidden in the rearview mirror of the automobile.
  • the contour 30 includes two straight portions 30A and one arcuate portion 30B.
  • the outer contour 30 of the support 28 includes the first straight portion 30C, the second straight portion 30D that is connected to the first straight portion 30C and extends in a direction orthogonal to the straight portion 30C, and the first straight portion 30C.
  • An arcuate portion 30B configured to connect the end portion on the side where the straight portion 30C and the second straight portion 30D are not connected to each other is provided.
  • a hole (gap) 36 is provided at a portion where the short axis side straight portion 30C of the support 28 and the arc portion 30B intersect.
  • the hole 36 is defined by contours 38A, 38B joining the resonant inner contour 34 and the outer contours 30C, 30B.
  • FIG. 9 shows an antenna 14A (curve A, thick solid line) according to the first embodiment, an antenna 14B (curve B, thick broken line) according to the second embodiment, and an ultra-wideband antenna (curve D, normal line) according to the prior art.
  • Type antenna parameter S11 changes according to frequency (logarithmic scale).
  • the parameter S11 of the antenna according to the prior art is almost zero from 50 MHz to 170 MHz, and less than ⁇ 6 dB from 180 MHz. Therefore, the antenna according to the prior art has good performance in a frequency band higher than 180 MHz, but this frequency band does not include the FM frequency band.
  • the parameter S11 of the antenna 14A is 80 MHz to less than ⁇ 6 dB, and has an FM band in which the resonance frequency f 0, A is approximately 110 MHz. Therefore, the antenna 14A has good performance in the frequency band of 80 MHz to 3 GHz. Therefore, the antenna 14A has an ultra-wide band and particularly covers the FM frequency band.
  • the parameter S11 of the antenna 14B is less than ⁇ 6 dB in a first range included in approximately 88 MHz to 110 MHz and then in a second range included in approximately 170 MHz to 3 GHz.
  • the parameter S11 has an FM band in which the resonance frequency F 0, B is substantially equal to 100 MHz in the first range. Therefore, the antenna 14B has an ultra-wide band, and particularly covers the FM frequency band.
  • the parameter S11 of the antennas 14A and 14B is less than ⁇ 6 dB in the frequency range included in 190 MHz to 3 GHz.
  • FIG. 10 shows the antenna 14B of the second embodiment type (curve B, thick solid line), the antenna 14B of the second embodiment type without the opening 32 (curve E, normal broken line), and the opening.
  • the change of the parameter S11 with the antenna 14B (curve F, normal line) of the type of the second embodiment having no 32 or hole 36 is shown.
  • the external dimensions of the support 28 of the antenna 14B, in which the parameter S11 is shown in FIG. 10, are smaller than 0.06 m 2 .
  • the parameter S11 of the antenna 14B shown in FIG. 10 has a band with a resonant frequency F 0, B that is approximately equal to 95 MHz.
  • FIG. 11 shows changes in the antenna parameter S11 with respect to various values of the capacitance C of the capacitor 46.
  • Each antenna has a parameter S11 having one band in the FM frequency range comprised between approximately 70 MHz and 100 MHz.
  • Each band in this range has a resonance frequency F 0 corresponding to the value of the capacitance C of the capacitor.
  • the resonance frequency F 0 decreases as the value of the capacitance C increases.
  • frequencies F 0,1 , F 0,2 , F 0,3 and F 0 and 4 are approximately equal to 105 MHz, 98 MHz, 89 MHz, and 79 MHz, respectively. Therefore, the capacitor 46 can predetermine and / or adjust the frequency F 0 of the band covering the frequency of the FM band.
  • the capacitor 46 can determine and / or adjust the bandwidth F 0 of the band covering the frequency of the FM band in advance.
  • the change in the capacitance C of the capacitor 46 does not change the resonance frequency of other bands covering a frequency range higher than 150 MHz, or does not change at all.
  • FIG. 12 shows changes in the parameter S11 between the antenna 14B according to the second embodiment (curve B, thick solid line) and the antenna 14C according to the third embodiment (curve C, normal line).
  • the parameter S11 of the antenna 14B is in a first frequency range comprised between approximately 88 MHz and 110 MHz, and then in a second frequency range comprised between approximately 170 MHz and 3 GHz. Less than -6 dB. Therefore, the antenna 14B has an ultra-wide band, particularly covers the FM frequency band, and has a good performance in this band.
  • the external dimensions of the support 28 of the antenna 14C are smaller than 0.03 m 2 .
  • the parameter S11 of the antenna 14C is in a first frequency range included in approximately 87 MHz to 110 MHz, then in a second frequency range included in approximately 170 MHz to 360 MHz, and further to a third frequency included in approximately 560 MHz to 3 GHz.
  • the range is less than -6 dB. Therefore, the antenna 14C has an ultra-wide band, particularly covers the FM frequency band, and has a good performance in this band.
  • the electromagnetic spectrum includes multiple frequency bands dedicated to various applications. These dedicated frequency bands vary significantly depending on the geographical zone. As an example, Table 1 shows frequency bands for FM radio, DAB (Digital Audio Broadcasting), TV, inter-vehicle communication, Wi-Fi, and mobile phones for Europe, the United States, and Japan.
  • Table 1 shows frequency bands for FM radio, DAB (Digital Audio Broadcasting), TV, inter-vehicle communication, Wi-Fi, and mobile phones for Europe, the United States, and Japan.
  • Each antenna 14A, 14B, 14C can be used in various geographic zones, depending on the application for which it is desired to be enabled.
  • the FM frequency band can be adapted to the geographical zone by means of pre-determining means 42, 44 of frequency F 0 and bandwidth ⁇ .
  • Table 2 below (antenna of the type according to the second embodiment) and Table 3 (antenna of the type according to the third embodiment) show the dimensions, capacities for the geographical zones of Europe, USA and Japan.

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Abstract

　本発明のモノポールアンテナ（１４Ａ）は超広帯域を有し、反射係数Ｓ１１が－６ｄＢ未満の予め決められた周波数帯域であるＦＭ帯域で、少なくとも周波数変調信号を受信および／または送信可能であるように構成されている。モノポールアンテナ（１４Ａ）は、超広帯域タイプである場合、携帯電話、Ｗｉ－Ｆｉ、ＴＶまたはＤＡＢ（デジタル音声放送）等の各種用途の使用を可能にする。本発明は、また、車両用のプラスチック材料の要素と、このプラスチック材料の要素に取り付けられるモノポールアンテナ（１４Ａ）とからなるアンテナアセンブリを提供する。アンテナアセンブリは、少なくとも１つのモノポールアンテナを備えればよく、２つ、３つのモノポールアンテナ（１４Ａ）を備えていてもよい。本発明は、また、上記のような少なくとも１つのモノポールアンテナ（１４Ａ）または上記のようなアンテナアセンブリを含む車両を提供する。

Description

モノポールアンテナ、アンテナアセンブリ、および車両
　本発明は、アンテナの分野に関する。
　本発明は、特に、自動車の分野で使用されるアンテナに関する。
　無線アンテナと呼ばれる自動車用のアンテナが知られている。このタイプのアンテナの効率は比較的良好（７０％以上）であるが、見栄えは比較的良くない。さらに、このアンテナは、悪意によって容易に損傷を受けやすく、高速走行時には騒音を生じる可能性があり、無線周波数に対応する８７～１０８ＭＨｚの範囲に限定された帯域幅でしか性能を発揮しない。
　ところで、電磁スペクトルは、各種の用途専用の複数の周波数帯域を含んでいる。欧州では、たとえば、８８～１０８ＭＨｚの帯域はラジオ用途の専用であり、一方で、４７０～８６２ＭＨｚの帯域はテレビ用途の専用等とされている。
　今後は、自動車の内部で多数の用途（ＴＶ、Ｗｉ－Ｆｉ、携帯電話など）が利用できるようになる。しかし、特許文献１に記載されたような無線アンテナは、ＦＭ帯域に限定された周波数範囲で性能が良くても、他の周波数範囲では性能が劣るので、自動車内での他の用途のアンテナとして性能が十分ではない。
特開平４－２６０８８３号公報
　本発明の目的は、車両内部で多数の用途を利用可能にするアンテナを提供することにある。
　このため、本発明は、超広帯域を有し、反射係数が－６ｄＢ未満の予め決められた周波数帯域であるＦＭ帯域で、少なくとも周波数変調信号を受信および／または送信可能であるように構成された、モノポールアンテナの提供を目的とする。
　超広帯域アンテナとは、帯域の中心周波数の２０％に等しい値の中の最小値、または５００ＭＨｚよりも帯域幅が大きい帯域を有するアンテナとして定義する。
　アンテナの性能を測定するために、Ｓ１１と呼ばれるパラメータを使用する。パラメータＳ１１は、アンテナの反射係数を示す。Ｓ１１＝０ｄＢの場合、全てのパワーはアンテナによって反射され、アンテナからはパワーが全く送られない。Ｓ１１＝－１０ｄＢの場合、９０％のパワーがアンテナから送られ、１０％のパワーが反射される。そのため、所定の周波数帯域でアンテナの性能を良くするには、パラメータＳ１１が代数値でできるだけ小さく、絶対値でできるだけ大きいことが望ましい。従って、所定の周波数でＳ１１＝－４０ｄＢのパラメータを有するアンテナは、この同じ周波数でＳ１１＝－１０ｄＢを有するアンテナよりも性能が良い。アンテナは、パラメータＳ１１が所定の周波数範囲でほぼ性能閾値未満であるか、この性能閾値に等しい場合、所定の周波数範囲において性能が良いとみなされる。その場合、パラメータＳ１１は、この周波数範囲に対応する周波数帯域を有する。一般に、性能閾値は－６ｄＢである。
　モノポールアンテナは、超広帯域タイプである場合、携帯電話、Ｗｉ－Ｆｉ、ＴＶまたはＤＡＢ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ａｕｄｉｏ　Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇすなわちデジタル音声放送）等の各種用途の使用を可能にする。アンテナは、また、ＦＭ帯域でも高性能であるので、車内ラジオ用にも使うことができる。
　１つの実施形態では、モノポールアンテナは、ＦＭ帯域の共振周波数および／またはＦＭ帯域の帯域幅を予め決定可能な、ＦＭ帯域の予備決定手段を含んでいる。
　このような予備決定手段は、モノポールアンテナの製造時にＦＭ帯域の共振周波数および／または帯域幅を調整可能にしている。これらの予備決定手段は、アンテナが使用される様々な地理的ゾーンにアンテナを適合させることができる。実際、ＦＭ帯域は、地理的ゾーンに応じて多少とも狭いことがあるので、こうした地理的ゾーンに応じて、比較的狭いＦＭ帯域でアンテナ性能を優先させるか、あるいは、性能はそれほど良くないが比較的広いＦＭ帯域で十分に良好なアンテナ性能を優先させることができる。
　他の実施形態では、モノポールアンテナは、ＦＭ帯域の共振周波数および／またはＦＭ帯域の帯域幅を調節可能なＦＭ帯域の調整手段を含んでいる。
　このような調整手段は、モノポールアンテナのユーザが共振周波数とＦＭ帯域幅とを変更可能なタイプのアンテナだけを商品化可能にするものである。調整手段は、また、ＦＭ帯域が異なる様々な地理的ゾーンでのアンテナの使用を可能にする。
　モノポールアンテナの任意の特徴によれば、モノポールアンテナは、好適には平面である導電性支持体を有する放射手段を含んでいる。
　導電性支持体は外側輪郭により画定されており、前記モノポールアンテナが、
　導電性支持体に設けられて、共振用の内側輪郭により画定される開口部と、
　導電性支持体に設けられて、開口部の共振用の内側輪郭と導電性支持体の外側輪郭とを結合する輪郭により画定される穴とを含んでいる。
　共振用の内側輪郭は、共振周囲長を有する。モノポールアンテナを流れる電流は、この輪郭を使用する。周囲長の値、従って共振輪郭の構成を適切に選択することによって、ＦＭ帯域におけるアンテナ性能を改善できる。この輪郭は、一般に円形、多角形、または楕円形とすることができる。
　開口部と穴は、平面の支持体を含むモノポールアンテナを保持しながら、折り畳みアンテナと同様の送信特性および／または受信特性を得ることを可能にする。
　ＦＭ帯域の予備決定手段または調整手段は、向かい合った穴の輪郭の２つの部分を結合するコンデンサを含んでいる。
　コンデンサは、モノポールアンテナの共振周囲長を延長することができ、従って、ＦＭ帯域における性能を改善することができる。
　モノポールアンテナは、穴の輪郭に結合される供給ポートを備えた、モノポールアンテナの接続手段を含んでいる。
　接続手段の位置によって、予め決められた所望のアンテナインピーダンスが得られる。好適には、このインピーダンスは、同軸ケーブルのインピーダンスにほぼ等しく、すなわち５０Ωである。
　１つの実施形態では、支持体の外形寸法が、０．１ｍ２より大きいことが好ましく、０．１５ｍ２より大きいことがより好ましく、０．１８ｍ２より大きいことがより好ましい。
　外形寸法は、支持体の最大垂直寸法の積に対応する。
　他の実施形態では、支持体の外形寸法が、０．０６ｍ２より小さいことが好ましく、０．０４ｍ２より小さいことがより好ましく、０．０３ｍ２より小さいことがより好ましい。
　特に外形寸法または見栄え上の理由から、比較的小型サイズのモノポールアンテナを使用することが望ましい場合がある。本発明によるモノポールアンテナによって、超広帯域であってＦＭ帯域で性能が良く、しかも比較的小型のモノポールアンテナが使用可能になる。
　さらに、モノポールアンテナが小型であるので、複数のモノポールアンテナを使用することができる。こうした複数アンテナは、単一アンテナに比べて、結果として得られる総合アンテナの方向ダイバーシチおよび空間ダイバーシチを改善する。このようなダイバーシチの改善によって、モノポールアンテナの性能を高めることができる。
　本発明は、また、車両用のプラスチック材料の要素と、このプラスチック材料の要素に取り付けられるモノポールアンテナとを備えるアンテナアセンブリの提供を目的とする。アンテナアセンブリは、少なくとも１つのモノポールアンテナを備えればよく、２つ、３つのモノポールアンテナを備えていてもよい。
　本発明は、また、上記のような少なくとも１つのモノポールアンテナまたは上記のようなアンテナアセンブリを含む車両の提供を目的とする。
　本発明は、添付図面を参照しながらなされた、限定的ではなく例としてのみ挙げられた以下の説明を読めば、いっそう理解されるであろう。
第１の実施形態によるアンテナを含む車両を示す図である。 図１の車両のスポイラを示す概略的な斜視図である。 図１のアンテナの支持体を示す図である。 第２の実施形態による複数のアンテナを含む車両を示す図である。 図４のアンテナの１つを示す図である。 図５のゾーンＶＩを示す拡大図である。 第３の実施形態によるアンテナに関する図５と同様の図である。 第３の実施形態によるアンテナに関する図６と同様の図である。 様々なタイプのアンテナに対して周波数に応じた性能パラメータの変動を示すグラフである。 様々なタイプのアンテナに対して周波数に応じた性能パラメータの変動を示すグラフである。 様々なタイプのアンテナに対して周波数に応じた性能パラメータの変動を示すグラフである。 様々なタイプのアンテナに対して周波数に応じた性能パラメータの変動を示すグラフである。
　これらの図の幾つかでは、車両の従来の横断方向、長手方向、および垂直方向に対応する直交座標Ｘ、Ｙ、Ｚを示した。
　図１では、自動車を全体として参照符号１０を付けて示した。自動車は、アンテナ１４Ａを含む、たとえば補強ポリプロピレン等のプラスチック材料からなる部品１２を含んでいる。この場合、部品１２は、スポイラまたは後部フィンである。アンテナ１４Ａは部品１２にたとえば貼り合わせにより取り付けられ、１つまたは複数の塗装層の下に隠される。変形実施形態では、部品１２は、自動車の後部または前部バンパーの表面、ルーフ、またはボンネットである。
　図２では、アンテナ１４Ａと、自動車１０の金属部分１６とを示した。アンテナ１４Ａは、外被２２により保護される同軸ケーブル２１からなる供給ポート２０を備えた接続手段１８を含んでいる。外被２２は金属部分１６に固定され、一方で同軸ケーブル２１はアンテナ１４Ａに固定される。
　図３を参照すると、アンテナ１４Ａは、モノポールタイプで超広帯域を有する。さらに、アンテナ１４Ａは、予め決められた周波数帯域であるＦＭ帯域で、周波数変調信号を受信および／または送信可能であるように構成されている。アンテナ１４Ａは、予め決められた周波数帯域で－６ｄＢ未満の反射係数を有する。
　アンテナ１４Ａは、たとえば銅を含む導電性材料で構成された導電性の支持体２８を備えた放射手段２６を含む。支持体２８は、ＸＹ面にほぼ平行な平面であり、接着性シートの形状を取る。支持体２８は、外側輪郭３０により画定され、全体が細長い形状で、好適には紡錘楕円形をしている。外側輪郭３０は、２つの弓形部分３０Ａ、３０Ｂを有する。支持体２８は、Ｘ方向に沿って延長されている。支持体２８は、ＹＺ面に平行な中央対称面Ｐに対して対称である。
　供給ポート２０は、ほぼ５０Ωに等しいインピーダンスを得るように支持体２８に固定される。
　支持体２８は、ここでは長さ１０９ｃｍ、幅１７ｃｍであり、従って、その外形寸法は０．１ｍ２より大きく、さらに０．１５ｍ２より大きく、より正確には０．１８ｍ２より大きい、０．１８５３ｍ２である。
　図４～図６では、第２の実施形態による１つまたは複数のアンテナ１４Ｂを示した。図１～図３に示したものと同じ要素については同じ参照符号を付した。
　図４では、３個のアンテナ１４Ｂを含む自動車１０を示した。アンテナ１４Ｂは、横断方向Ｘに沿って一列に並べられている。
　図５と図６に示したように、支持体２８は、全体がほぼ半楕円形であり、ＹＺ面に平行な中央対称面Ｐに対して対称である。アンテナ１４Ｂは、支持体２８に設けられていて、共振内側輪郭３４により画定された開口部３２を含む。他方で、アンテナ１４Ｂは、支持体２８に設けられた穴３６（隙間）を含む。穴３６は、共振内側輪郭３４と外側輪郭３０とを結合する輪郭３８により画定される。この場合、開口部３２は、ほぼ円形である。
　外側輪郭３０は、Ｘ方向にほぼ平行な１個の部分３０Ａと、２個の弓形部分３０Ｂとを有する。言い換えると、支持体２８の外側輪郭３０は、車両のＸ方向（幅方向）に延びるように構成された直線部３０Ａと、直線部３０Ａの一端と他端とを結ぶように構成された円弧部（２個の弓形部分３０Ｂ、３０Ｂにより構成されている）とを備えている。そして、穴３６（隙間）は、円弧部の中央部に設けられている。また、開口部３２は、外側輪郭３０の円弧部側にオフセットした位置に配置されている。
　この実施形態においては、アンテナ１４Ｂは、３６ｃｍ×１５ｃｍの寸法を有する矩形に内接する。そのため、支持体２８の外形寸法は、０．０６ｍ２より小さい０．０５２５ｍ２である。
　アンテナ１４Ｂは、ＦＭ帯域の予備決定手段４０を含む。予備決定手段４０は、一方では、ＦＭ帯域の共振周波数Ｆ０の予備決定手段４２を含み、他方では、ＦＭ帯域の帯域幅Δの予備決定手段４４を含む。この場合、予備決定手段４２、４４は、相互に作用し、向かい合った穴３６の輪郭３８の２つの部分３８Ａ、３８Ｂを結合するコンデンサ４６を含んでいる。供給ポート２０は、ほぼ５０Ωに等しいインピーダンスを得るように穴３６を画定する輪郭３８に結合される。
　変形実施形態では、アンテナ１４Ｂは、周波数Ｆ０と帯域幅Δの調整手段を含む。この手段によって、アンテナ１４Ｂのユーザは、コンデンサ４６の容量を変更させることができる。
　図７と図８には、第３の実施形態によるアンテナ１４Ｃを示した。これまでに示した図と同様の要素には同じ参照符号を付した。
　この実施形態においては、支持体２８は、全体として楕円形の四分の一の形をしている。アンテナ１４Ｃは、１９ｃｍ×１５ｃｍの寸法を有する矩形に内接している。そのため、支持体２８の外形寸法は、０．０４ｍ２より小さく、さらには０．０３ｍ２より小さい、０．０２８５ｍ２である。第３の実施形態によるアンテナ１４Ｃは小型であるので、自動車のバックミラーの中に隠すことができる。
　輪郭３０は、２個の直線部分３０Ａと１個の弓形部分３０Ｂとを含む。言い換えると、支持体２８の外側輪郭３０は、第１の直線部３０Ｃと、第１の直線部３０Ｃと連結し、直線部３０Ｃと直交する方向に延びる第２の直線部３０Ｄと、第１の直線部３０Ｃと第２の直線部３０Ｄとが連結していない側の端部を結ぶように構成された弓形部分３０Ｂとを備えている。そして、支持体２８の短軸側の直線部分３０Ｃと円弧部３０Ｂとが交わる部分には穴（隙間）３６が設けられている。穴３６は、共振内側輪郭３４と外側輪郭３０Ｃ、３０Ｂとを結合する輪郭３８Ａ、３８Ｂにより画定される。
　図９は、第１の実施形態によるアンテナ１４Ａ（曲線Ａ、太い実線）と第２の実施形態によるアンテナ１４Ｂ（曲線Ｂ、太い破線）と、従来技術による超広帯域アンテナ（曲線Ｄ、通常の線）のタイプのアンテナのパラメータＳ１１の変化を周波数に応じて示している（対数目盛）。
　従来技術によるアンテナのパラメータＳ１１は、５０ＭＨｚ～１７０ＭＨｚではほぼゼロであり、１８０ＭＨｚからは－６ｄＢ未満である。そのため、従来技術によるアンテナは、１８０ＭＨｚより高い周波数帯域では性能が良いが、この帯域にはＦＭ周波数帯域が含まれていない。
　アンテナ１４ＡのパラメータＳ１１は、８０ＭＨｚから－６ｄＢ未満であり、共振周波数ｆ０，Ａがほぼ１１０ＭＨｚであるＦＭ帯域を有する。そのため、アンテナ１４Ａは、８０ＭＨｚ～３ＧＨｚの周波数帯域で性能が良い。従って、アンテナ１４Ａは、超広帯域を有し、特にＦＭ周波数帯域をカバーしている。
　アンテナ１４ＢのパラメータＳ１１は、ほぼ８８ＭＨｚ～１１０ＭＨｚに含まれる第１の範囲で、次いで、ほぼ１７０ＭＨｚ～３ＧＨｚに含まれる第２の範囲で、－６ｄＢ未満である。パラメータＳ１１は、第１の範囲で、共振周波数Ｆ０，Ｂがほぼ１００ＭＨｚに等しいＦＭ帯域を有する。従ってアンテナ１４Ｂは、超広帯域を有し、特にＦＭ周波数帯域をカバーしている。
　アンテナ１４Ａ、１４ＢのパラメータＳ１１は、１９０ＭＨｚ～３ＧＨｚに含まれる周波数範囲では－６ｄＢ未満である。
　図１０は、第２の実施形態のタイプのアンテナ１４Ｂ（曲線Ｂ、太い実線）と、開口部３２のない第２の実施形態のタイプのアンテナ１４Ｂ（曲線Ｅ、通常の破線）と、開口部３２も穴３６もない第２の実施形態のタイプのアンテナ１４Ｂ（曲線Ｆ、通常の線）とのパラメータＳ１１の変化を示している。
　図１０でパラメータＳ１１を示したアンテナ１４Ｂの支持体２８の外形寸法は０．０６ｍ２より小さい。
　開口部３２と穴３６がない場合はＦＭ周波数帯域をカバーすることができない。同様に、穴３６がない場合、開口部３２の存在にもかかわらずＦＭ周波数帯域をカバー可能にするのに十分ではない。従って、開口部３２および穴３６の存在は、外形寸法が所定値、この場合には０．０６ｍ２より小さいときに、アンテナ１４Ｂが予め決められたＦＭ周波数帯域で高い性能を持つようにするのに必要である。図１０に示されたアンテナ１４ＢのパラメータＳ１１は、ほぼ９５ＭＨｚに等しい共振周波数Ｆ０，Ｂをもつ帯域を有する。
　図１１は、コンデンサ４６の容量Ｃの様々な値に対するアンテナのパラメータＳ１１の変化を示している。
　各アンテナは、ほぼ７０ＭＨｚ～１００ＭＨｚに含まれるＦＭ周波数範囲に１つの帯域をもつパラメータＳ１１を有する。この範囲にある各帯域は、コンデンサの容量Ｃの値に応じた共振周波数Ｆ０を有する。共振周波数Ｆ０は、容量Ｃの値が増えると減少する。容量４・１０－１２Ｆ、７・１０－１２Ｆ、１・１０－１１Ｆおよび１．３・１０－１１Ｆの場合、周波数Ｆ０，１、Ｆ０，２、Ｆ０，３およびＦ０，４は、それぞれほぼ１０５ＭＨｚ、９８ＭＨｚ、８９ＭＨｚ、および７９ＭＨｚに等しい。従って、コンデンサ４６は、ＦＭ帯域の周波数をカバーする帯域の周波数Ｆ０を予め決定および／または調整することができる。
　さらに、帯域幅Δは、容量Ｃの値が増えると減少する。そのため、コンデンサ４６は、ＦＭ帯域の周波数をカバーする帯域の帯域幅Ｆ０を予め決定し、および／または調整することができる。
　コンデンサ４６の容量Ｃの変化は、１５０ＭＨｚより大きい周波数範囲をカバーする他の帯域の共振周波数をあまり変えないか、または全く変えない。
　図１２は、第２の実施形態によるアンテナ１４Ｂ（曲線Ｂ、太い実線）と、第３の実施形態によるアンテナ１４Ｃ（曲線Ｃ、通常の線）とのパラメータＳ１１の変化を示している。
　図９と図１０に同様に示したように、アンテナ１４ＢのパラメータＳ１１は、ほぼ８８ＭＨｚ～１１０ＭＨｚに含まれる第１の周波数範囲で、次いで、ほぼ１７０ＭＨｚ～３ＧＨｚに含まれる第２の周波数範囲で、－６ｄＢより小さい。従って、アンテナ１４Ｂは、超広帯域を有し、特にＦＭ周波数帯域をカバーし、この帯域で性能が良い。
　アンテナ１４Ｃの支持体２８の外形寸法は０．０３ｍ２より小さい。アンテナ１４ＣのパラメータＳ１１は、ほぼ８７ＭＨｚ～１１０ＭＨｚに含まれる第１の周波数範囲で、次いで、ほぼ１７０ＭＨｚ～３６０ＭＨｚに含まれる第２の周波数範囲で、さらに、ほぼ５６０ＭＨｚ～３ＧＨｚに含まれる第３の周波数範囲で、－６ｄＢより小さい。従って、アンテナ１４Ｃは、超広帯域を有し、特にＦＭ周波数帯域をカバーし、この帯域で性能が良い。
　電磁スペクトルは、各種の用途専用の複数の周波数帯域を含む。これらの専用周波数帯域は、地理的ゾーンに応じて著しく変わる。例として、欧州、米国、および日本に対して、ＦＭラジオ、ＤＡＢ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ａｕｄｉｏ　Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ）、ＴＶ、車両間通信、Ｗｉ－Ｆｉ、および携帯電話のための周波数帯域を表１で示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　各アンテナ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃは、使用可能にすることが望まれる用途に応じて、様々な地理的ゾーンで使用できる。周波数Ｆ０および帯域幅Δの予備決定手段４２、４４により、地理的ゾーンにＦＭ周波数帯域を適合させることができる。
　下の表２（第２の実施形態によるタイプのアンテナ）と表３（第３の実施形態によるタイプのアンテナ）は、欧州、米国、および日本の各地理的ゾーンに対して、外形寸法、容量Ｃの値、ならびに、パラメータＳ１１が－６ｄＢより小さい範囲、すなわちアンテナの性能が良い範囲を示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002

Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　本出願は、２００９年４月１５日に出願された仏国特許出願第０９５２４７２号に基づく。本明細書中に仏国特許出願第０９５２４７２号の明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照として取り込むものとする。

Claims (12)

  1. 　超広帯域を有し、反射係数Ｓ１１が－６ｄＢ未満の予め決められた周波数帯域であるＦＭ帯域で、少なくとも周波数変調信号を受信および／または送信可能であるように構成されている、モノポールアンテナ。
  2. 　超広帯域は、帯域の中心周波数の２０％に等しい値の中の最小値、または５００ＭＨｚよりも帯域幅が大きい帯域を有する、請求項１に記載のモノポールアンテナ。
  3. 　ＦＭ帯域の共振周波数および／またはＦＭ帯域の帯域幅を予め決定可能な、ＦＭ帯域の予備決定手段を含む、請求項１または２に記載のモノポールアンテナ。
  4. 　ＦＭ帯域の共振周波数および／またはＦＭ帯域の帯域幅を調整可能な、ＦＭ帯域の調整手段を含む、請求項１または２に記載のモノポールアンテナ。
  5. 　平面である導電性支持体を有する放射手段を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載のモノポールアンテナ。
  6. 　導電性支持体が外側輪郭により画定されており、前記モノポールアンテナが、
    　導電性支持体に設けられて、共振用の内側輪郭により画定される開口部と、
    　導電性支持体に設けられて、開口部の共振用の内側輪郭と導電性支持体の外側輪郭とを結合する輪郭により画定される穴とを含む、請求項５に記載のモノポールアンテナ。
  7. 　予備決定手段または調整手段が、向かい合った穴の輪郭の２つの部分を結合するコンデンサを含む、請求項６に記載のモノポールアンテナ。
  8. 　穴の輪郭に結合される供給ポートを備えた、モノポールアンテナの接続手段を含む、請求項６または７に記載のモノポールアンテナ。
  9. 　支持体の外形寸法が、０．１ｍ２より大きい、請求項５から８のいずれか一項に記載のモノポールアンテナ。
  10. 　支持体の外形寸法が、０．０６ｍ２より小さい、請求項５から８のいずれか一項に記載のモノポールアンテナ。
  11. 　車両用のプラスチック材料の要素と、このプラスチック材料の要素に取り付けられる請求項１から１０のいずれか一項に記載のモノポールアンテナとを備えるアンテナアセンブリ。
  12. 　請求項１から１０のいずれか一項に記載の少なくとも１つのモノポールアンテナまたは請求項１１に記載のアンテナアセンブリを含む車両。
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