WO2024071311A1 - 車両用アンテナ装置 - Google Patents

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WO2024071311A1
WO2024071311A1 PCT/JP2023/035450 JP2023035450W WO2024071311A1 WO 2024071311 A1 WO2024071311 A1 WO 2024071311A1 JP 2023035450 W JP2023035450 W JP 2023035450W WO 2024071311 A1 WO2024071311 A1 WO 2024071311A1
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WO
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conductor
ground
plate
antenna device
power supply
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PCT/JP2023/035450
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English (en)
French (fr)
Inventor
高志 野崎
典孝 寺下
Original Assignee
株式会社ヨコオ
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/32Adaptation for use in or on road or rail vehicles
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/08Radiating ends of two-conductor microwave transmission lines, e.g. of coaxial lines, of microstrip lines
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/08Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart the units being spaced along or adjacent to a rectilinear path
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04Resonant antennas
    • H01Q9/30Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole
    • H01Q9/40Element having extended radiating surface
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04Resonant antennas
    • H01Q9/30Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole
    • H01Q9/42Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole with folded element, the folded parts being spaced apart a small fraction of the operating wavelength

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle antenna device.
  • Patent Document 1 describes an example of an antenna element.
  • This antenna element has a rectangular table, a vertical feed plate, and two posts.
  • the vertical feed plate is located in the center of the table.
  • the two posts are electrically connected to the ground plate.
  • the two posts are located on either side of the vertical feed plate.
  • Patent document 2 describes an example of an antenna element.
  • This antenna element has a substantially rectangular plate conductor, two power supply terminals, and two fixed legs.
  • the two power supply terminals and the two fixed legs are provided on two opposing sides of the plate conductor.
  • One of the two power supply terminals is electrically connected to the power supply point.
  • the other of the two power supply terminals is electrically connected to the earth surface.
  • One object of the present invention is to operate a vehicle antenna device over a wide frequency band. Other objects of the present invention will become apparent from the description of this specification.
  • the base plate and an antenna element disposed on an upper surface side of the base plate comprises: a conductor plate facing the ground plate; a power supply conductor extending from one side of the conductor plate toward the ground plane; a ground conductor extending from a portion of the conductor plate opposite to the one side toward the ground plane; a connection conductor located between the power supply conductor and the ground conductor and electrically connected to the ground plate and the conductor plate.
  • the above aspect of the present invention allows the vehicle antenna device to operate over a wide frequency band.
  • FIG. 1 is a perspective view of a vehicle antenna device according to a first embodiment
  • 4A and 4B are diagrams illustrating an example of the structure of a power supply part of the antenna element according to the first embodiment.
  • 2 is a diagram showing a configuration of a matching circuit of the vehicle antenna device according to the first embodiment;
  • FIG. FIG. 1 is a perspective view of a vehicle antenna device according to a reference embodiment.
  • 10 is a graph showing frequency characteristics of voltage standing wave ratios of vehicle antenna devices according to Example 1.1 and a reference example.
  • 4 is a Smith chart of the vehicle antenna devices according to Examples 1.2, 1.3, and 1.4.
  • FIG. 11 is a perspective view of a vehicle antenna device according to a second embodiment.
  • FIG. 13 is a perspective view of a vehicle antenna device according to a first modified example of the second embodiment.
  • 13 is a graph showing frequency characteristics of voltage standing wave ratios of vehicle antenna devices according to Examples 2.1, 2.2, 2.3, and 1.1.
  • 13 is a graph showing frequency characteristics of the voltage standing wave ratio of the vehicle antenna device according to Example 2.4 and Example 2.5.
  • FIG. 13 is a perspective view of a vehicle antenna device according to a second modified example of the second embodiment.
  • 13 is a graph showing frequency characteristics of the voltage standing wave ratio of the vehicle antenna device according to Example 2.6 and Example 2.7.
  • FIG. 11 is a perspective view of a vehicle antenna device according to a third embodiment.
  • FIG. 13 is a side view of a vehicle antenna device according to a third embodiment, as viewed in a horizontal direction perpendicular to the arrangement direction of the power supply conductors and the ground conductors.
  • FIG. 13 is a side view of a vehicle antenna device according to a first modified example of the third embodiment, as viewed in a horizontal direction perpendicular to the arrangement direction of the power supply conductor and the ground conductor.
  • FIG. 13 is a graph showing frequency characteristics of voltage standing wave ratios of antenna devices according to Example 3.1 and a comparative example.
  • 13A and 13B are side views of a vehicle antenna device according to a second modified example of the third embodiment, as viewed in a horizontal direction perpendicular to the arrangement direction of the power supply conductor and the ground conductor.
  • FIG. 13 is a side view of a vehicle antenna device according to a third modified example of the third embodiment, as viewed in a horizontal direction perpendicular to the arrangement direction of the power supply conductors and the ground conductors.
  • 13A, 13B, and 13C are side views of a vehicle antenna device according to a fourth modified example of the third embodiment, as viewed in a horizontal direction perpendicular to the arrangement direction of the power supply conductor and the ground conductor.
  • FIG. 13 is a side view of a vehicle antenna device according to a fifth modified example of the third embodiment, as viewed from the side where a ground conductor is located.
  • 13 is a graph showing frequency characteristics of voltage standing wave ratios of antenna devices according to Examples 3.2 and 3.3.
  • FIG. 13 is a side view of a vehicle antenna device according to a sixth modified example of the third embodiment, as viewed from the side where a ground conductor is located.
  • 13 is a graph showing frequency characteristics of voltage standing wave ratio of antenna devices according to Examples 3.2 and 3.4.
  • 13A, 13B, 13C, 13D, 13E, and 13F are side views of a power supply conductor or a ground conductor according to a seventh modified example of the third embodiment, viewed from a horizontal direction parallel to the arrangement direction of the power supply conductor and the ground conductor.
  • FIG. 11 is a perspective view of a vehicle antenna device according to a fourth embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example of the configuration of a matching circuit of a vehicle antenna device according to a fourth embodiment.
  • 13 is a graph showing frequency characteristics of isolation of the vehicle antenna device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 13 is a perspective view of a vehicle antenna device according to a fifth embodiment. 13 is a graph showing frequency characteristics of isolation of
  • the Z direction is parallel to the vertical direction.
  • the X direction is one of the horizontal directions perpendicular to the Z direction.
  • the Y direction is one of the horizontal directions perpendicular to both the Z and X directions.
  • the Z direction is described as the up-down direction.
  • the X direction is described as the arrangement direction of the power supply conductors and ground conductors described below.
  • the direction indicated by the arrow on the Z axis is defined as the upward direction.
  • a plane perpendicular to the Z direction is referred to as the XY plane, as necessary.
  • a plane perpendicular to the X direction is referred to as the YZ plane, as necessary.
  • a plane perpendicular to the Y direction is referred to as the ZX plane, as necessary.
  • FIG. 1 is a perspective view of a vehicle antenna device 10A according to the first embodiment.
  • the vehicle antenna device 10A is also simply referred to as the antenna device 10A.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the structure of the power supply section of the antenna element 100A according to the first embodiment.
  • the antenna device 10A according to the first embodiment will be described with reference to FIG. 1 and, if necessary, FIG. 2.
  • the antenna device 10A is attached to the metal roof of the vehicle. Specifically, the antenna device 10A is disposed inside a recess provided in the metal roof of the vehicle, and is covered with a covering such as resin or glass. In the following, unless otherwise specified, the antenna device 10A will be described as being attached to the metal roof of the vehicle.
  • the antenna device 10A includes a ground plate 20A and an antenna element 100A.
  • the antenna element 100A includes a conductor plate 110A, a power supply conductor 120A, a ground conductor 130A, and a connection conductor 140A.
  • the antenna element 100A is disposed on the upper surface side of the ground plate 20A.
  • the antenna element 100A may be covered by a cover (not shown).
  • the antenna element 100A can operate in a frequency band of, for example, 600 MHz to 5 GHz.
  • the antenna element 100A can operate as a telephone (TEL) antenna. However, the antenna element 100A may operate as an antenna other than a TEL antenna.
  • TEL telephone
  • the conductor plate 110A is made of metal such as sheet metal.
  • the conductor plate 110A is disposed above the ground plate 20A.
  • the conductor plate 110A has a plate shape that is approximately parallel to the XY plane. However, the conductor plate 110A may be tilted with respect to the XY plane.
  • the lower surface of the conductor plate 110A and the upper surface of the ground plate 20A face each other in the Z direction with a gap between them.
  • the power supply conductor 120A and the ground conductor 130A are located on opposite sides of the center of the conductor plate 110A in the X direction.
  • the conductor plate 110A is approximately quadrangular. Specifically, when viewed from the Z direction, the conductor plate 110A is approximately rectangular with a pair of short sides approximately parallel to the X direction and a pair of long sides approximately parallel to the Y direction.
  • the power supply conductor 120A is provided on one of the pair of long sides of the conductor plate 110A.
  • the ground conductor 130A is provided on the other of the pair of long sides of the conductor plate 110A.
  • the power supply conductor 120A and the ground conductor 130A are provided on two opposite sides of the substantially rectangular conductor plate 110A. That is, the power supply conductor 120A extends from one side of the conductor plate 110A toward the ground plate 20A, and the ground conductor 130A extends from the opposite side of the conductor plate 110A toward the ground plate 20A.
  • the lower end of the power supply conductor 120A serves as the power supply part of the antenna element 100A.
  • the lower end of the ground conductor 130A serves as the ground part short-circuited to the ground plate 20A.
  • the band in which the antenna element 100A can operate can be expanded toward the low frequency band when the power supply conductor 120A and the ground conductor 130A are provided on two opposing sides of the conductor plate 110A, rather than when the power supply conductor 120A and the ground conductor 130A are provided on two adjacent sides of the conductor plate 110A.
  • the shape of the conductor plate 110A is not limited to the shape according to the first embodiment.
  • the conductor plate 110A may be substantially square when viewed from the Z direction.
  • the conductor plate 110A may be substantially polygonal, such as substantially hexagonal or substantially octagonal, which is different from a substantially rectangular shape when viewed from the Z direction.
  • the conductor plate 110A may be substantially circular or substantially elliptical when viewed from the Z direction.
  • the conductor plate 110A is substantially polygonal, substantially circular, or substantially elliptical when viewed from the Z direction, it is desirable that the power supply conductor 120A and the ground conductor 130A are provided at opposite ends of the conductor plate 110A with respect to the center of the conductor plate 110A when viewed from the Z direction, from the viewpoint of expanding the operable band of the antenna element 100A to the low frequency band.
  • the power supply conductor 120A is made of metal such as sheet metal. When viewed from the Z direction, the power supply conductor 120A extends approximately parallel to the Z direction from one of a pair of long sides of the conductor plate 110A that are approximately parallel to the Y direction toward the ground plate 20A.
  • the power supply conductor 120A has a plate shape that is approximately parallel to the YZ plane. However, the power supply conductor 120A may be inclined with respect to the YZ plane.
  • the power supply conductor 120A is bent downward relative to the conductor plate 110A. This makes it easier to manufacture the antenna element 100A compared to when the conductor plate 110A and the power supply conductor 120A are joined together by welding. However, the conductor plate 110A and the power supply conductor 120A may also be joined together by welding.
  • the power supply conductor 120A When viewed from the X direction, the power supply conductor 120A has a self-similar shape or a shape similar thereto, based on the lower end of the power supply conductor 120A.
  • a "self-similar shape” is a shape that remains similar even when the scale (size ratio) is changed.
  • the self-similar shape or a shape similar thereto of the power supply conductor 120A can expand the operable band of the antenna element 100A to a high frequency band.
  • the width in the Y direction of at least a portion of the power supply conductor 120A continuously decreases as it moves away from the conductor plate 110A in the Z direction. Therefore, when viewed from the X direction, the power supply conductor 120A has an approximately tapered shape.
  • the width in the Y direction of the lower end of the power supply conductor 120A is approximately zero. Therefore, when viewed from the X direction, the power supply conductor 120A is approximately an inverted triangle with a base that is approximately parallel to the Y direction. In this case, it is easier to reduce the voltage standing wave ratio (VSWR) in the high frequency band of approximately 3 GHz to 6 GHz, compared to when the Y-direction width of the power supply conductor 120A is approximately constant regardless of the position in the Z direction.
  • VSWR voltage standing wave ratio
  • a protrusion 122A is provided at the lower end of the power supply conductor 120A.
  • the protrusion 122A is bent in the X direction relative to the power supply conductor 120A.
  • a substrate 150A is disposed on the upper surface side of the ground plate 20A.
  • the substrate 150A is, for example, a printed circuit board (PCB).
  • a conductor pattern 152A is provided on the substrate 150A.
  • the protrusion 122A and the conductor pattern 152A are electrically connected to each other by a joining method such as soldering. Therefore, the protrusion 122A serves as a power supply section for the antenna element 100A.
  • the structure of the power supply section of the antenna element 100A is not limited to the structure shown in FIG. 2.
  • the shape of the power supply conductor 120A is not limited to the shape according to the first embodiment.
  • the width in the Y direction of the lower end of the power supply conductor 120A may be greater than zero. That is, when viewed from the X direction, the power supply conductor 120A may be a substantially inverted trapezoid having two base sides substantially parallel to the Y direction.
  • the width of at least a portion of the power supply conductor 120A may decrease stepwise as it moves away from the conductor plate 110A in the Z direction.
  • at least a portion of both sides of the power supply conductor 120A in the Y direction may be curved.
  • the width in the Y direction of the power supply conductor 120A may be substantially constant regardless of the position in the Z direction.
  • the width in the Y direction of at least a portion of the power supply conductor 120A may increase continuously or stepwise as it moves away from the conductor plate 110A in the Z direction.
  • the ground conductor 130A is made of metal such as sheet metal. When viewed from the Z direction, the ground conductor 130A extends approximately parallel in the Z direction from the other of a pair of long sides of the conductor plate 110A that are approximately parallel to the Y direction toward the base plate 20A.
  • the ground conductor 130A has a plate shape that is approximately parallel to the YZ plane. However, the ground conductor 130A may be inclined with respect to the YZ plane.
  • the ground conductor 130A is bent downward relative to the conductor plate 110A. This makes it easier to manufacture the antenna element 100A compared to when the conductor plate 110A and the ground conductor 130A are joined together by welding. However, the conductor plate 110A and the ground conductor 130A may also be joined together by welding.
  • both the power supply conductor 120A and the ground conductor 130A are bent downward relative to the conductor plate 110A.
  • only one of the power supply conductor 120A and the ground conductor 130A may be bent downward relative to the conductor plate 110A.
  • the other of the power supply conductor 120A and the ground conductor 130A may be joined by welding.
  • the width in the Y direction of at least a portion of the ground conductor 130A decreases continuously as it moves away from the conductor plate 110A in the Z direction. Therefore, when viewed from the X direction, the ground conductor 130A has a substantially tapered shape. Specifically, when viewed from the X direction, the width in the Y direction of the lower end of the ground conductor 130A is substantially zero. Therefore, when viewed from the X direction, the ground conductor 130A has a substantially inverted triangle shape with a base that is substantially parallel to the Y direction. However, when viewed from the X direction, the ground conductor 130A does not have to be a substantially inverted triangle shape.
  • the width in the Y direction of the ground conductor 130A may be substantially constant regardless of the position in the Z direction.
  • the shape of the ground conductor 130A may be a shape like the ground conductor 130C shown in Figure 22, which will be described later.
  • the width of at least a portion of the ground conductor 130A in the Y direction may be shorter than the length of the portion opposite one side of the conductor plate 110A. That is, the width of the ground conductor 130A in the Y direction may be less than the length in the Y direction of the side of the conductor plate 110A on which the ground conductor 130A is provided.
  • the lower end of the ground conductor 130A and the upper surface of the base plate 20A are electrically connected to each other by a joining method such as soldering, welding, or screwing. Therefore, the lower end of the ground conductor 130A is a ground part that is short-circuited to the base plate 20A.
  • the shape of the ground conductor 130A is not limited to the shape according to the first embodiment.
  • the width of the lower end of the ground conductor 130A in the Y direction may be greater than zero. That is, when viewed from the X direction, the ground conductor 130A may be a substantially inverted trapezoid having two base sides substantially parallel to the Y direction. Alternatively, the width of at least a portion of the ground conductor 130A may decrease stepwise as it moves away from the conductor plate 110A in the Z direction. Alternatively, when viewed from the X direction, at least a portion of both sides of the ground conductor 130A in the Y direction may be curved.
  • the width of the ground conductor 130A in the Y direction may be substantially constant regardless of the position in the Z direction.
  • the width of at least a portion of the ground conductor 130A in the Y direction may increase continuously or stepwise as it moves away from the conductor plate 110A in the Z direction.
  • the ground conductor 130A does not have to be plate-shaped.
  • the shapes of the power supply conductor 120A and the ground conductor 130A are substantially the same as seen from the X direction.
  • the shapes of the power supply conductor 120A and the ground conductor 130A may be different from each other as seen from the X direction.
  • the Y-direction width of the upper end of the power supply conductor 120A and the Y-direction width of the upper end of the ground conductor 130A may be substantially the same, and the Y-direction width of the lower end of the power supply conductor 120A and the Y-direction width of the lower end of the ground conductor 130A may be different from each other.
  • the Y-direction width of one of the power supply conductor 120A and the ground conductor 130A may be substantially constant regardless of the position in the Z direction, and the Y-direction width of at least a portion of the other of the power supply conductor 120A and the ground conductor 130A may decrease continuously or stepwise as it moves away from the conductor plate 110A in the Z direction.
  • connection conductor 140A is made of a metal such as sheet metal.
  • the connection conductor 140A has a plate shape that is approximately parallel to the ZX plane. However, the connection conductor 140A may be inclined with respect to the ZX plane.
  • the connection conductor 140A is located between the lower surface of the conductor plate 110A and the upper surface of the ground plate 20A in the Z direction. When viewed from the Z direction, the connection conductor 140A is located between the power supply conductor 120A and the ground conductor 130A in the X direction.
  • the connection conductor 140A is electrically connected to the ground plate 20A and the conductor plate 110A.
  • connection conductor 140A When viewed from the Y direction, the connection conductor 140A is approximately rectangular having a pair of long sides that are approximately parallel to the X direction and a pair of short sides that are approximately parallel to the Z direction. In other words, the width of the connection conductor 140A in the X direction is approximately constant regardless of the position in the Z direction.
  • the connection conductor 140A When viewed from the Z direction, the connection conductor 140A is located approximately in the center of the conductor plate 110A in the Y direction. However, as described below, when viewed from the Z direction, the connection conductor 140A may be offset in the Y direction from approximately the center of the conductor plate 110A in the Y direction, and multiple connection conductors 140A may be installed.
  • the connecting conductor 140A is electrically connected to the upper surface of the ground plate 20A and the lower surface of the conductor plate 110A. Specifically, the lower end of the connecting conductor 140A and the upper surface of the ground plate 20A are electrically connected to each other by a joining method such as soldering, welding, or screwing. Therefore, the lower end of the connecting conductor 140A serves as a ground part short-circuited to the ground plate 20A. The upper end of the connecting conductor 140A and the lower surface of the conductor plate 110A are electrically connected to each other by a joining method such as soldering, welding, or screwing. Therefore, the upper end of the connecting conductor 140A serves as a connection part electrically connected to the conductor plate 110A.
  • the shape of the connecting conductor 140A is not limited to the shape according to embodiment 1.
  • the width in the X direction of at least a portion of the connecting conductor 140A may decrease or increase continuously or stepwise as it moves away from the ground conductor 130A in the Z direction.
  • the connecting conductor 140A may not be a part of the antenna element 100A, but may be a part of the ground plate 20A.
  • the power supply conductor 120A, the ground conductor 130A, and the connection conductor 140A serve as supports for supporting the conductor plate 110A. Therefore, the antenna element 100A can be made to stand on its own without the need for a holder such as a resin holder to hold the antenna element 100A. Furthermore, when the connection conductor 140A is provided, the conductor plate 110A can be supported more stably than when the connection conductor 140A is not provided.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of the matching circuit 210A of the antenna device 10A according to the first embodiment.
  • the antenna device 10A includes a power feed circuit 200A and a matching circuit 210A.
  • the antenna element 100A and the power feed circuit 200A are electrically connected to each other via the matching circuit 210A.
  • the matching circuit 210A includes a capacitor 212A and an inductor 214A.
  • the capacitor 212A is located between the antenna element 100A and the power feed circuit 200A in the electrical path.
  • the inductor 214A is electrically connected to the portion of the electrical path between the antenna element 100A and the capacitor 212A.
  • FIG. 4 is a perspective view of a vehicle antenna device 10A1 according to a reference embodiment.
  • the vehicle antenna device 10A1 is also simply referred to as the antenna device 10A1.
  • the antenna element 100A1 of the antenna device 10A1 according to this reference embodiment is similar to the antenna element 100A of the antenna device 10A according to embodiment 1, except that the connecting conductor 140A according to embodiment 1 is not provided.
  • FIG. 5 is a graph showing the frequency characteristics of the voltage standing wave ratio of the antenna devices according to Example 1.1 and the reference example.
  • the horizontal axis of the graph shown in FIG. 5 indicates frequency (unit: MHz), and the vertical axis indicates voltage standing wave ratio (VSWR).
  • the antenna device according to Example 1.1 is an example of the antenna device 10A according to the first embodiment.
  • the length in the X direction and the length in the Y direction of the conductor plate 110A are 78 mm and 121 mm, respectively.
  • the height in the Z direction of each of the power supply conductor 120A and the ground conductor 130A is 22.5 mm.
  • the width in the Y direction of each of the lower ends of the power supply conductor 120A and the ground conductor 130A is approximately zero (1.5 mm).
  • the width in the X direction of the connection conductor 140A is 50 mm.
  • As the ground plate 20A in Example 1.1 a square metal plate having a side of 1 m parallel to the X direction and a side of 1 m parallel to the Y direction is used.
  • the antenna device according to the reference example is an example of antenna device 10A1 according to the reference form. Specifically, the antenna device according to the reference example is similar to the antenna device according to Example 1.1, except that the connecting conductor 140A is not provided.
  • the VSWR is relatively low at 4 or less in the range of 700 MHz to 5000 MHz. Therefore, it can be said that the antenna device can be operated in a wide frequency band of 700 MHz to 5000 MHz by using the power supply conductor 120A and the ground conductor 130A.
  • the VSWR of Example 1.1 at 700 MHz to 1400 MHz is lower than the VSWR of the reference example at 700 MHz to 1400 MHz. Therefore, when the connecting conductor 140A is provided, it can be said that the VSWR in the low frequency band of 700 MHz to 1400 MHz can be reduced compared to when the connecting conductor 140A is not provided. Therefore, when the connecting conductor 140A is provided, it can be said that the antenna device can operate in a wide frequency band compared to when the connecting conductor 140A is not provided.
  • FIG. 6 is a Smith chart of the antenna devices according to Examples 1.2, 1.3, and 1.4.
  • the impedance in the Smith chart in FIG. 6 is standardized by 50 ⁇ .
  • the numbers on the horizontal line passing through the center of the Smith chart in FIG. 6 indicate resistance.
  • the numbers on the outer periphery of the Smith chart in FIG. 6 indicate reactance.
  • the impedance in the Smith chart shown in FIG. 6 indicates inductive when plotted in the upper half from the horizontal line passing through the center, and indicates capacitive when plotted in the lower half from the horizontal line passing through the center.
  • the antenna device according to Example 1.2 is an example of the antenna device 10A according to the first embodiment.
  • the length in the X direction and the length in the Y direction of the conductor plate 110A are 78 mm and 121 mm, respectively.
  • the height in the Z direction of each of the power supply conductor 120A and the ground conductor 130A is 22.5 mm.
  • the width in the Y direction of each of the lower ends of the power supply conductor 120A and the ground conductor 130A is 25 mm.
  • the width in the X direction of the connection conductor 140A is 50 mm.
  • As the ground plate 20A in Example 1.2 a square metal plate having a side of 1 m parallel to the X direction and a side of 1 m parallel to the Y direction is used.
  • the antenna device of Example 1.3 is similar to the antenna device of Example 1.2, except that the width in the Y direction of each of the lower ends of the power supply conductor 120A and the ground conductor 130A is 50 mm.
  • the antenna device of Example 1.4 is similar to the antenna device of Example 1.2, except that the width in the Y direction of each of the lower ends of the power supply conductor 120A and the ground conductor 130A is 60 mm.
  • Example 1.2, Example 1.3, and Example 1.4 respectively show S 11 of the S-parameter of the antenna device according to Example 1.2, Example 1.3, and Example 1.4.
  • the open circle of each plot shows S 11 of the S-parameter at 699 MHz.
  • the filled circle of each plot shows S 11 of the S-parameter at 5000 MHz.
  • the open circle with a black dot shown by a triangle surrounding the number "1" shows S 11 of the S-parameter at 960 MHz of Example 1.2.
  • the open circle with a black dot shown by a triangle surrounding the number "2" shows S 11 of the S-parameter at 960 MHz of Example 1.3.
  • the open circle with a black dot shown by a triangle surrounding the number "3" shows S 11 of the S-parameter at 960 MHz of Example 1.4.
  • the VSWR decreases as the resistance approaches 1 and the reactance approaches 0.
  • the order of the examples closest to the position where the resistance is 1 and the reactance is 0 is Example 1.2, Example 1.3, and Example 1.4. Therefore, the shorter the Y-direction width of each of the lower ends of the power supply conductor 120A and the ground conductor 130A, the smaller the VSWR tends to be in the range of 960 MHz to 5000 MHz.
  • the impedance of the antenna device can be controlled by changing the width in the Y direction of each of the lower ends of the power supply conductor 120A and the ground conductor 130A.
  • the S parameters from 699 MHz to 960 MHz are inductive, so matching can be achieved even if inductor 214A of matching circuit 210A shown in Figure 3 is omitted and only capacitor 212A is used.
  • the Y-direction width of the upper end of the power supply conductor 120A and the Y-direction width of the upper end of the ground conductor 130A are equal to the length of one side of the conductor plate 110A in the Y direction. Therefore, the Y-direction width of the lower end of the power supply conductor 120A is 20.7% of the length of one side of the conductor plate 110A in the Y direction in Example 1.2, 41.3% in Example 1.3, and 49.6% in Example 1.4.
  • the Y-direction width of the lower end of the ground conductor 130A is 20.7% of the length of one side of the conductor plate 110A in the Y direction in Example 1.2, 41.3% in Example 1.3, and 49.6% in Example 1.4. Therefore, in order to reduce the VSWR at 960 MHz to 5000 MHz, the width in the Y direction of the lower end of the power supply conductor 120A is, for example, 50% or less, preferably 45% or less, and more preferably 25% or less of the length of one side in the Y direction of the conductor plate 110A.
  • the width in the Y direction of the lower end of the ground conductor 130A is, for example, 50% or less, preferably 45% or less, and more preferably 25% or less of the length of one side in the Y direction of the conductor plate 110A.
  • FIG. 7 is a perspective view of the vehicle antenna device 10B according to the second embodiment.
  • the vehicle antenna device 10B is also simply referred to as the antenna device 10B.
  • the antenna device 10B according to the second embodiment is similar to the antenna device 10A according to the first embodiment, except for the following points.
  • the antenna device 10B includes a ground plate 20B and an antenna element 100B.
  • the antenna element 100B is disposed on the upper surface side of the ground plate 20B.
  • the antenna element 100B includes a conductor plate 110B, a power supply conductor 120B, a ground conductor 130B, and a connection conductor 140B.
  • connection conductor 140B is bent downward relative to the conductor plate 110B. Specifically, the connection conductor 140B is cut out from the conductor plate 110B. A slot 112B is provided in the cut-out portion of the conductor plate 110B where the connection conductor 140B is cut out.
  • the slot 112B is substantially rectangular with a pair of long sides substantially parallel to the X direction and a pair of short sides substantially parallel to the Y direction.
  • the shape of the slot 112B is not limited to this example.
  • the upper end of the connection conductor 140B is located approximately at the center of the conductor plate 110B in the Y direction.
  • connection conductor 140B and the upper surface of the ground plate 20B are electrically connected to each other by a joining method such as soldering, welding, or screwing. Therefore, the lower end of the connection conductor 140B is a ground part short-circuited to the ground plate 20B.
  • the cut-out portion of the slot 112B may be located at a position shifted from the center of the conductor plate 110B.
  • the antenna element 100B can be manufactured more easily than when the conductor plate 110B and the connecting conductor 140B are joined to each other by welding.
  • the antenna element 100B can be made of one metal plate. Therefore, the cost of constructing the antenna element 100B can be reduced compared to when the antenna element 100B is made of multiple metal plates. Furthermore, the dimensional tolerance can be stabilized compared to when the antenna element 100B is made of multiple metal plates. Furthermore, the influence caused by the gaps between different metal plates can be suppressed compared to when the antenna element 100B is made of multiple metal plates. Furthermore, the number of assembly steps for the antenna element 100B can be reduced compared to when the antenna element 100B is made of multiple metal plates, and the assembly of the antenna element 100B can be improved.
  • the power supply conductor 120B, the ground conductor 130B, and the connection conductor 140B also serve as supports for supporting the conductor plate 110B. Therefore, the antenna element 100B can be made to stand on its own without the need for a holder such as a resin holder to hold the antenna element 100B. Furthermore, when the connection conductor 140B is provided, the conductor plate 110B can be supported more stably than when the connection conductor 140B is not provided.
  • the antenna device 10B can be operated in a wider frequency band than when the connecting conductor 140B is not provided.
  • FIG. 8 is a perspective view of a vehicle antenna device 10B1 according to a first modified example of embodiment 2.
  • the vehicle antenna device 10B1 is also simply referred to as antenna device 10B1.
  • the antenna device 10B1 according to this modified example is similar to the antenna device 10B according to embodiment 2, except for the following points.
  • the conductive plate 110B1 of the antenna element 100B1 according to this modification has a slit 112B1 instead of the slot 112B according to the second embodiment. That is, one end of the conductive plate 110B1 in the Y direction is divided into two on both sides in the X direction by the slit 112B1.
  • the antenna element 100B1 can also be made from a single sheet metal.
  • the antenna element 100B1 may have both the slot 112B and the slit 112B1.
  • the antenna device 10B1 can be operated in a wide frequency band compared to a case in which the connecting conductor 140B is not provided.
  • FIG. 9 is a graph showing the frequency characteristics of the voltage standing wave ratio of the antenna devices according to Examples 2.1, 2.2, 2.3, and 1.1.
  • the antenna device according to Example 2.1 is an example of the antenna device 10B according to the second embodiment.
  • the X-direction length and Y-direction length of the conductor plate 110B are 78 mm and 112 mm, respectively.
  • the X-direction length and Y-direction length of the slot 112B are 50 mm and 25 mm, respectively.
  • the Z-direction height of each of the power supply conductor 120B and the ground conductor 130B is 22.5 mm.
  • the Y-direction width of each of the lower ends of the power supply conductor 120B and the ground conductor 130B is 1.5 mm.
  • the X-direction width of the connection conductor 140B is 50 mm.
  • As the ground plate 20B in Example 2.1 a square metal plate having a 1 m side parallel to the X direction and a 1 m side parallel to the Y direction is used.
  • the antenna device of Example 2.2 is similar to the antenna device of Example 2.1, except that the length of slot 112B in the Y direction is 46 mm.
  • the antenna device of Example 2.3 is an example of antenna device 10B1 of the first modified example of embodiment 2. Specifically, the antenna device of Example 2.3 is similar to the antenna device of Example 2.1, except that a slit 112B1 is provided instead of slot 112B. The length of slit 112B1 in the Y direction is 56 mm.
  • the VSWR trend of Example 2.3 at 1800 MHz to 5000 MHz is almost the same as the VSWR trend of Examples 2.1 and 2.2 at 1800 MHz to 5000 MHz. Therefore, it can be said that the slit 112B1 provided in the conductive plate 110B1 has almost no effect on the VSWR trend at 1800 MHz to 5000 MHz.
  • the VSWR of Example 2.1 and Example 2.2 from 800 MHz to 1600 MHz is less than the VSWR of Example 2.3 from 800 MHz to 1600 MHz.
  • the reason is understood to be as follows.
  • the side indicated by the arrow indicating the Y direction will be referred to as the +Y side
  • the opposite side to the side indicated by the arrow indicating the Y direction will be referred to as the -Y side.
  • the -Y side end of the conductor plate 110B1 is cut out by the slit 112B1 when viewed from the Z direction.
  • Example 2.3 the electrical path of the antenna element 100B1 from the lower end of the power supply conductor 120B to the lower end of the ground conductor 130B is not formed in the -Y side portion with respect to the connecting conductor 140B of the conductor plate 110B1, but is formed in the +Y side portion with respect to the connecting conductor 140B of the conductor plate 110B1.
  • the -Y end of the conductor plate 110B remains uncut by the slot 112B when viewed from the Z direction.
  • the electrical path of the antenna element 100B from the lower end of the power supply conductor 120B to the lower end of the ground conductor 130B can be formed on both sides of the slot 112B of the conductor plate 110B in the Y direction. Therefore, in Examples 2.1 and 2.2, compared to Example 2.3, the band in which the antenna element 100B can operate can be expanded toward the low frequency band by the electrical path formed on the -Y side of the slot 112B of the conductor plate 110B.
  • FIG. 10 is a graph showing the frequency characteristics of the voltage standing wave ratio of the antenna devices according to Examples 2.4 and 2.5.
  • the horizontal axis of the graph shown in FIG. 10 indicates frequency (unit: GHz), and the vertical axis indicates voltage standing wave ratio (VSWR).
  • the antenna device according to Example 2.4 is an example of the antenna device 10B according to the second embodiment.
  • the X-direction length and the Y-direction length of the conductor plate 110B are 78 mm and 112 mm, respectively.
  • the X-direction length and the Y-direction length of the slot 112B are 50 mm and 32 mm, respectively.
  • the Z-direction height of each of the power supply conductor 120B and the ground conductor 130B is 22.5 mm.
  • the Y-direction width of each of the lower ends of the power supply conductor 120B and the ground conductor 130B is 1.5 mm.
  • the X-direction width of the connection conductor 140B is 50 mm.
  • As the ground plate 20B in Example 2.4 a square metal plate having a 1 m side parallel to the X direction and a 1 m side parallel to the Y direction is used.
  • the antenna device of Example 2.5 is similar to the antenna device of Example 2.4, except that the width in the Y direction of each of the lower ends of the power supply conductor 120B and the ground conductor 130B is 30 mm.
  • the triangles around the plots of Examples 2.4 and 2.5 in the vicinity of 0.7 GHz indicate the positions of the plots at 0.69 GHz for Examples 2.4 and 2.5, respectively.
  • the triangles around the plots of Examples 2.4 and 2.5 in the vicinity of 0.95 GHz indicate the positions of the plots at 0.96 GHz for Examples 2.4 and 2.5, respectively.
  • the VSWR of Example 2.4 at 3 GHz to 6 GHz is lower than the VSWR of Example 2.5 at 3 GHz to 6 GHz. Therefore, it can be said that the VSWR at 3 GHz to 6 GHz can be reduced by reducing the width in the Y direction of each of the lower ends of the power supply conductor 120B and the ground conductor 130B.
  • FIG. 11 is a perspective view of a vehicle antenna device 10B2 according to a second modified example of embodiment 2.
  • vehicle antenna device 10B2 is also simply referred to as antenna device 10B2.
  • Antenna device 10B2 according to this modified example is similar to antenna device 10B according to embodiment 2, except for the following points.
  • the antenna element 100B2 has a conductor plate 110B2, a power supply conductor 120B2, a ground conductor 130B2, and a connecting conductor 140B2.
  • the power supply conductor 120B2 and the ground conductor 130B2 are provided on two sides of the conductor plate 110B2 that face each other in the X direction.
  • a slot 112B2 exists in the portion where the connecting conductor 140B2 of the conductor plate 110B2 is cut out.
  • the shape of the power supply conductor 120B2 and the shape of the ground conductor 130B2 are different from each other. Specifically, when viewed from the X direction, the Y-direction width of at least a portion of the power supply conductor 120B2 continuously decreases as it moves away from the conductor plate 110B2 in the Z direction. In contrast, when viewed from the X direction, the Y-direction width of the ground conductor 130B2 is approximately constant regardless of the position in the Z direction. Also, when viewed from the X direction, the Y-direction width of the ground conductor 130B2 is less than the Y-direction length of the side of the conductor plate 110B2 on which the ground conductor 130B2 is provided. In other words, when viewed from the X direction, the ground conductor 130B2 is approximately rectangular with a pair of long sides approximately parallel to the Y direction and a pair of short sides approximately parallel to the Z direction.
  • the antenna device 10B2 can be operated in a wide frequency band compared to the case where the connecting conductor 140B2 is not provided.
  • FIG. 12 is a graph showing the frequency characteristics of the voltage standing wave ratio of the antenna devices according to Examples 2.6 and 2.7.
  • the horizontal axis of the graph shown in FIG. 12 shows frequency (unit: GHz), and the vertical axis shows voltage standing wave ratio (VSWR).
  • the antenna device according to Example 2.6 is an example of the antenna device 10B2 according to the second modified example of the second embodiment.
  • the X-direction length and the Y-direction length of the conductor plate 110B2 are 78 mm and 112 mm, respectively.
  • the X-direction length and the Y-direction length of the slot 112B2 are 50 mm and 32 mm, respectively.
  • the Z-direction height of each of the power supply conductor 120B2 and the ground conductor 130B2 is 22.5 mm.
  • the Y-direction width of the lower end of the power supply conductor 120B2 is 1.5 mm.
  • the Y-direction width of the ground conductor 130B2 is 40 mm.
  • the X-direction width of the connection conductor 140B is 50 mm.
  • As the ground plate of Example 2.6 a square metal plate having a 1 m side parallel to the X direction and a 1 m side parallel to the Y direction is used.
  • the antenna device of Example 2.7 is similar to the antenna device of Example 2.6, except that the shape of the ground conductor is the same as the shape of the power supply conductor of Example 2.6 when viewed from the X direction.
  • the VSWR frequency characteristic of the antenna device according to Example 2.6 is substantially the same as the VSWR frequency characteristic of the antenna device according to Example 2.7. Therefore, even if the Y-direction width of the ground conductor 130B2 is substantially constant regardless of the position in the Z direction, if the Y-direction width of the ground conductor 130B2 is less than the Y-direction length of the side of the conductor plate 110B2 on which the ground conductor 130B2 is provided, it is possible to achieve substantially the same VSWR frequency characteristic as when the Y-direction width of at least a portion of the ground conductor 130B2 decreases with increasing distance from the conductor plate 110B2 in the Z direction.
  • FIG 13 is a perspective view of the vehicle antenna device 10C according to embodiment 3.
  • Figure 14 is a side view of the vehicle antenna device 10C according to embodiment 3 as viewed from a horizontal direction perpendicular to the arrangement direction of the power supply conductor 120C and the ground conductor 130C.
  • the white circle with a black dot indicating the Y direction indicates that the arrow indicating the Y direction is facing the front side of the paper.
  • the vehicle antenna device 10C will also be simply referred to as the antenna device 10C.
  • the antenna device 10C according to embodiment 3 is similar to the antenna device 10B according to embodiment 2, except for the following points.
  • the antenna device 10C according to the third embodiment includes a ground plate 20C and an antenna element 100C, similar to the antenna device 10B according to the second embodiment.
  • the antenna element 100C according to the third embodiment is disposed on the upper surface side of the ground plate 20C, similar to the antenna element 100B according to the second embodiment.
  • the antenna element 100C according to the third embodiment includes a conductor plate 110C, a power supply conductor 120C, a ground conductor 130C, and a connection conductor 140C, similar to the antenna element 100B according to the second embodiment.
  • the conductor plate 110C according to the third embodiment is provided with a slot 112C, similar to the conductor plate 110B according to the second embodiment.
  • the power supply conductor 120C according to the third embodiment has a self-similar shape or a shape equivalent thereto, based on the lower end of the power supply conductor 120C, similar to the power supply conductor 120A according to the first embodiment and the power supply conductor 120B according to the second embodiment.
  • the width in the Y direction of at least a part of the power supply conductor 120C decreases continuously as it moves away from the conductor plate 110C in the Z direction.
  • the width in the Y direction of the upper end of the power supply conductor 120C is approximately constant regardless of the position in the Z direction.
  • FIG. 14 depicts a gap between the upper surface of the ground plate 20C and the lower end of the power supply conductor 120C.
  • a substrate not shown in FIG. 14 is disposed, similar to the example described using FIG. 2.
  • FIG. 15, FIG. 17, FIG. 18, and FIG. 19, a substrate not shown is disposed, similar to FIG. 14.
  • the Y-direction width of at least a portion of the ground conductor 130C decreases continuously as it moves away from the conductor plate 110C in the Z direction. Specifically, the Y-direction width of the upper end of the ground conductor 130C is approximately constant regardless of the position in the Z direction. The Y-direction width of the portion of the ground conductor 130C located below the upper end of the ground conductor 130C decreases continuously as it moves away from the conductor plate 110C in the Z direction.
  • connection conductor 140C is bent downward relative to the conductor plate 110C.
  • connection conductor 140C when viewed from the Y direction, is a substantially rectangular shape having a pair of long sides substantially parallel to the X direction and a pair of short sides substantially parallel to the Z direction.
  • the lower long side of the connection conductor 140C and the upper surface of the ground plate 20C are electrically connected to each other by a joining method such as soldering, welding, or screwing. Therefore, the lower long side of the connection conductor 140C serves as a ground part short-circuited to the ground plate 20C.
  • the antenna device 10C can be operated in a wide frequency band compared to a case where the connecting conductor 140C is not provided.
  • the manufacture of the antenna element 100C can be made easier compared to a case where the conductor plate 110C and the connecting conductor 140C are joined to each other by welding.
  • FIG. 15 is a side view of a vehicle antenna device 10C according to a first modified example of embodiment 3, viewed from a horizontal direction perpendicular to the arrangement direction of the power supply conductor 120C and the ground conductor 130C.
  • the antenna device 10C according to this modified example is similar to the antenna device 10C according to embodiment 3, except for the following points.
  • connection conductor 140C in the X direction from the upper end of the connection conductor 140C to the intermediate portion between the upper end and the lower end of the connection conductor 140C in the Z direction is substantially constant regardless of the position in the Z direction.
  • the width of the connection conductor 140C in the X direction from the intermediate portion of the connection conductor 140C to the lower end of the connection conductor 140C decreases as it moves away from the conductor plate 110C in the Z direction.
  • the connection conductor 140C has a substantially symmetrical shape as viewed from the Y direction.
  • connection conductor 140C in the X direction and the upper surface of the ground plate 20C are electrically connected to each other by a joining method such as soldering, welding, or screwing. Therefore, the approximately central portion of the lower end of the connection conductor 140C in the X direction is a ground portion short-circuited to the ground plate 20C.
  • the antenna device 10C can be operated in a wide frequency band compared to a case in which the connecting conductor 140C is not provided.
  • FIG. 16 is a graph showing the frequency characteristics of the voltage standing wave ratio of the antenna devices according to Example 3.1 and the comparative example.
  • the antenna device of Example 3.1 is an example of antenna device 10C of the first modified example of embodiment 3.
  • the antenna device according to the comparative example is similar to the antenna device according to the example 3.1, except that the lower end of the power supply conductor 120C is not supplied with power and is shorted to the ground plane 20C, and the lower end of the connection conductor 140C is supplied with power without being shorted to the ground plane 20C.
  • the VSWR is greater than 3 from about 1000 MHz to about 2800 MHz and from about 4000 MHz to about 5000 MHz.
  • the VSWR is less than 3 from about 800 MHz to about 5000 MHz. Therefore, it can be said that the antenna device of Example 3.1 can operate over a wider frequency band than the antenna device of the comparative example.
  • Example 3.1 The reason why the antenna device of Example 3.1 can operate in a wider frequency band than the antenna device of the comparative example is understood to be as follows.
  • the electrical length of the antenna element 100C according to the comparative example is, at the longest, the electrical length from the lower end of the connecting conductor 140C to the lower end of the power supply conductor 120C, or the electrical length from the lower end of the connecting conductor 140C to the lower end of the ground conductor 130C.
  • the antenna device according to the example 3.1 In contrast, in the antenna device according to the example 3.1, the lower end of the power supply conductor 120C is fed, and the lower end of the ground conductor 130C and the lower end of the connecting conductor 140C are short-circuited to the ground plate 20C. Therefore, in the antenna element 100C according to the example 3.1, an electrical length from the lower end of the power supply conductor 120C to the lower end of the ground conductor 130C can be formed that is longer than any electrical length of the antenna element 100C according to the comparative example. Therefore, the operational band of the antenna device according to Example 3.1 can be expanded toward lower frequency bands than the operational band of the antenna device according to the comparative example, depending on the electrical length from the lower end of the power supply conductor 120C to the lower end of the ground conductor 130C.
  • the dimensions of the antenna element 100C according to Example 3.1 can be made smaller than the dimensions of the antenna element 100C according to the comparative example. That is, the shorter the distance in the X direction between the power supply conductor 120C and the ground conductor 130C, the shorter the electrical length of the antenna element 100C from the lower end of the power supply conductor 120C to the lower end of the ground conductor 130C. The shorter the electrical length of the antenna element 100C from the lower end of the power supply conductor 120C to the lower end of the ground conductor 130C, the narrower the width of the low-frequency band in which the antenna device can operate. However, as long as the narrowing width of the low-frequency band in which the antenna device can operate is acceptable, the dimensions of the antenna element 100C according to Example 3.1 can be made smaller than the dimensions of the antenna element 100C according to the comparative example.
  • FIGS. 17(a) and 17(b) are side views of a vehicle antenna device 10C according to a second modified example of embodiment 3, viewed from a horizontal direction perpendicular to the arrangement direction of the power supply conductor 120C and the ground conductor 130C.
  • the antenna device 10C according to the example shown in FIG. 17(a) and FIG. 17(b) is similar to the antenna device 10C according to embodiment 3, except for the following points.
  • the antenna element 100C according to the example shown in FIG. 17(a) and FIG. 17(b) has a plurality of connecting conductors 140C.
  • three connecting conductors 140C are arranged at approximately equal intervals in the X direction.
  • the central connecting conductor 140C among the three connecting conductors 140C is located at approximately equal distances from the power supply conductor 120C and the ground conductor 130C in the X direction.
  • two connecting conductors 140C are located at approximately equal distances on opposite sides from approximately the center of the area between the power supply conductor 120C and the ground conductor 130C in the X direction.
  • the number and arrangement of the plurality of connecting conductors 140C are not limited to this example.
  • each connecting conductor 140C When viewed from the Y direction, each connecting conductor 140C is a substantially rectangular shape having a pair of short sides substantially parallel to the X direction and a pair of long sides substantially parallel to the Z direction, as shown in FIG. 17(a), or a substantially square shape having a pair of sides substantially parallel to the X direction and another pair of sides substantially parallel to the Z direction, as shown in FIG. 17(b).
  • the shape of each connecting conductor 140C is not limited to this example.
  • the antenna device 10C can be operated in a wider frequency band than when the multiple connecting conductors 140C are not provided.
  • FIG. 18 is a side view of a vehicle antenna device 10C according to a third modified example of the third embodiment, viewed from a horizontal direction perpendicular to the arrangement direction of the power supply conductor 120C and the ground conductor 130C.
  • the antenna device 10C according to this modified example is similar to the antenna device 10C according to the third embodiment, except for the following points.
  • connection conductor 140C of the antenna element 100C When viewed from the Y direction, the connection conductor 140C of the antenna element 100C according to this modified example has an asymmetric shape. Specifically, when viewed from the Y direction, the lower side of the connection conductor 140C is inclined upward from the side where the power supply conductor 120C is located to the side where the ground conductor 130C is located. The end of the lower side of the connection conductor 140C on the side where the power supply conductor 120C is located and the upper surface of the ground plate 20C are electrically connected to each other by a joining method such as soldering, welding, or screwing. Therefore, the end of the lower side of the connection conductor 140C on the side where the power supply conductor 120C is located is a ground part short-circuited to the ground plate 20C.
  • connection conductor 140C is not limited to this example.
  • the lower side of the connection conductor 140C may be inclined upward from the side where the ground conductor 130C is located to the side where the power supply conductor 120C is located.
  • the antenna device 10C can be operated in a wide frequency band compared to a case in which the connecting conductor 140C is not provided.
  • Figures 19(a), 19(b), and 19(c) are side views of a vehicle antenna device 10C according to a fourth modified example of embodiment 3, viewed from a horizontal direction perpendicular to the arrangement direction of the power supply conductor 120C and the ground conductor 130C.
  • the antenna device 10C according to this modified example is similar to the antenna device 10C according to embodiment 3, except for the following points.
  • the connecting conductor 140C of the antenna element 100C according to the example shown in Figures 19(a) and 19(b) is a substantially rectangular shape having a pair of short sides substantially parallel to the X direction and a pair of long sides substantially parallel to the Z direction.
  • the connecting conductor 140C of the antenna element 100C according to the example shown in Figure 19(c) is a substantially square shape having a pair of sides substantially parallel to the X direction and another pair of sides substantially parallel to the Z direction.
  • the shape of each connecting conductor 140C is not limited to the examples shown in Figures 19(a), 19(b), and 19(c).
  • the connecting conductor 140C shown in FIG. 19(a) When viewed from the Y direction, the connecting conductor 140C shown in FIG. 19(a) is located closer to the power supply conductor 120C in the X direction than the ground conductor 130C. When viewed from the Y direction, the connecting conductor 140C shown in FIG. 19(b) is located at approximately equal distances from the power supply conductor 120C and the ground conductor 130C in the X direction. When viewed from the Y direction, the connecting conductor 140C shown in FIG. 19(c) is located closer to the ground conductor 130C in the X direction than the power supply conductor 120C. However, the position of the connecting conductor 140C is not limited to the examples shown in FIG. 19(a), FIG. 19(b), and FIG. 19(c).
  • the antenna device 10C can be operated in a wider frequency band than when the connecting conductor 140C is not provided.
  • FIG. 20 is a side view of a vehicle antenna device 10C according to a fifth modified example of embodiment 3, seen from the side where the ground conductor 130C is located.
  • the white circle with an X indicating the X direction indicates that the arrow pointing to the X direction is facing into the paper.
  • the antenna device 10C according to this modified example is similar to the antenna device 10C according to embodiment 3, except for the following points.
  • the Y-direction width of the ground conductor 130C of the antenna element 100C according to this modified example is approximately constant regardless of the position in the Z direction, except for the lower end of the ground conductor 130C.
  • the Y-direction width of the upper end of the ground conductor 130C is less than the Y-direction length of the side of the conductor plate 110C on which the ground conductor 130C is provided.
  • the Y-direction width of the lower end of the ground conductor 130C continuously decreases as it moves away from the conductor plate 110C in the Z direction.
  • FIG. 21 is a graph showing the frequency characteristics of the voltage standing wave ratio of the antenna devices according to Examples 3.2 and 3.3.
  • the antenna device of Example 3.2 is an example of the antenna device 10C of embodiment 3.
  • the length in the Y direction of the upper end of the ground conductor 130C and the length in the Y direction of the side of the conductor plate 110C on which the ground conductor 130C is provided are each 110 mm.
  • the antenna device of Example 3.3 is an example of an antenna device 10C according to a fifth modified example of the third embodiment.
  • the antenna device of Example 3.3 is similar to the antenna device of Example 3.2, except that the length of the upper end of the ground conductor 130C in the Y direction is 15 mm.
  • Example 3.2 the VSWR is 4 or less from about 800 MHz to about 5000 MHz.
  • Example 3.3 the VSWR is 4 or less from about 750 MHz to about 5000 MHz. Therefore, the operable band of the antenna device of Example 3.3 is wider in the low frequency band than the operable band of the antenna device of Example 3.2.
  • Example 3.2 the length in the Y direction of the upper end of the ground conductor 130C is equal to the length in the Y direction of the side of the conductor plate 110C on which the ground conductor 130C is provided. In contrast to this, in Example 3.3, the length in the Y direction of the upper end of the ground conductor 130C is less than the length in the Y direction of the side of the conductor plate 110C on which the ground conductor 130C is provided.
  • the electrical length of the antenna element 100C passing through both ends in the Y direction of the conductor plate 110C from the lower end of the power supply conductor 120C to the lower end of the ground conductor 130C in Example 3.3 can be longer than the electrical length of the antenna element 100C passing through both ends in the Y direction of the conductor plate 110C from the lower end of the power supply conductor 120C to the lower end of the ground conductor 130C in Example 3.2. Therefore, the operable band of the antenna device according to Example 3.3 can be expanded toward a lower frequency band than the operable band of the antenna device according to Example 3.2.
  • the antenna element 100C and the power supply circuit according to Example 3.3 may be electrically connected to each other via a matching circuit.
  • a matching circuit When a matching circuit is provided, the 699 MHz to 5000 MHz VSWR in Example 3.3 can be improved compared to when a matching circuit is not provided.
  • FIG. 22 is a side view of a vehicle antenna device 10C according to a sixth modified example of embodiment 3, viewed from the side where the ground conductor 130C is located.
  • the vehicle antenna device 10C will also be simply referred to as the antenna device 10C.
  • the antenna device 10C according to this modified example is similar to the antenna device 10C according to embodiment 3, except for the following points.
  • the taper angle of the ground conductor 130C of the antenna element 100C is smaller than the taper angle of the power supply conductor 120C.
  • the taper angle of the ground conductor 130C is the sum of the angles of both Y-direction sides of the ground conductor 130C relative to the Z direction when viewed from the X direction.
  • the taper angle of the power supply conductor 120C is the sum of the angles of both Y-direction sides of the power supply conductor 120C relative to the Z direction when viewed from the X direction.
  • the Y-direction width of the upper end of the ground conductor 130C is less than the Y-direction length of the side of the conductor plate 110C on which the ground conductor 130C is provided.
  • FIG. 23 is a graph showing the frequency characteristics of the voltage standing wave ratio of the antenna devices according to Examples 3.2 and 3.4.
  • the antenna device of Example 3.2 is an example of the antenna device 10C of embodiment 3.
  • the taper angle of the ground conductor 130C is 150 degrees.
  • the antenna device of Example 3.4 is an example of the antenna device 10C of the sixth modified example of the third embodiment.
  • the antenna device of Example 3.4 is similar to the antenna device of Example 3.2, except that the taper angle of the ground conductor 130C is 100 degrees.
  • Example 3.4 the VSWR is 4 or less from about 800 MHz to about 5000 MHz. In contrast, in Example 3.4, the VSWR is 4 or less from about 775 MHz to about 5000 MHz. Therefore, the operable band of the antenna device of Example 3.4 is wider in the low frequency band than the operable band of the antenna device of Example 3.2.
  • 24(a), 24(b), 24(c), 24(d), 24(e), and 24(f) are side views of the power supply conductor 120C or the ground conductor 130 according to the seventh modification of the third embodiment, viewed from a horizontal direction parallel to the arrangement direction of the power supply conductor 120C and the ground conductor 130C.
  • the power supply conductor 120C and the ground conductor 130C can have various shapes.
  • at least one of the power supply conductor 120C and the ground conductor 130C may have a substantially inverted isosceles triangle shape.
  • the width of at least one of the power supply conductor 120C and the ground conductor 130C decreases as it approaches the ground plate 20C.
  • at least one of the power supply conductor 120C and the ground conductor 130C may have a substantially inverted isosceles trapezoid shape.
  • the width of at least one of the power supply conductor 120C and the ground conductor 130C decreases as it approaches the ground plate 20C.
  • at least one of the power supply conductor 120C and the ground conductor 130C may have a substantially pentagonal shape.
  • the width of the upper end of at least one of the power supply conductor 120C and the ground conductor 130C is substantially constant regardless of the position in the direction perpendicular to the ground plane 20C, and the width from the center to the lower end of at least one of the power supply conductor 120C and the ground conductor 130C decreases as it approaches the ground plane 20C.
  • the outer edge of the power supply conductor 120C and the ground conductor 130C on the side where the ground plane 20C is located may be substantially arc-shaped.
  • at least one of the power supply conductor 120C and the ground conductor 130C may be substantially right-angled triangular with the hypotenuse on the side where the ground plane 20C is located.
  • at least one of the power supply conductor 120C and the ground conductor 130C may be substantially rectangular.
  • the shapes of the power supply conductor 120C and the ground conductor 130C are not limited to the examples shown in Figures 24(a) to 24(f).
  • the power supply conductor 120C has a self-similar shape or a shape equivalent thereto with respect to the lower end of the power supply conductor 120C.
  • the power supply conductor 120C may have a shape other than the self-similar shape or a shape equivalent thereto.
  • the antenna device 10C can be operated in a wider frequency band than when the connecting conductor 140C is not provided.
  • FIG. 25 is a perspective view of a vehicle antenna device 10D according to embodiment 4.
  • the vehicle antenna device 10D is also simply referred to as the antenna device 10D.
  • the antenna device 10D according to embodiment 4 is similar to the antenna device 10B according to embodiment 2, except for the following points.
  • the antenna device 10D according to the fourth embodiment includes two antenna elements 100B according to the second embodiment.
  • the two antenna elements 100B are arranged in the Y direction with the power supply conductor 120B and the ground conductor 130B of each antenna element 100B arranged in the X direction.
  • the two antenna elements 100B arranged in the Y direction are arranged at a predetermined distance 102D from each other.
  • the predetermined distance 102D indicates the shortest distance between the opposing sides of the conductor plates 110B of the adjacent antenna elements 100B. In this case, it is easier to ensure isolation between the two antenna elements 100B compared to the case where the power supply conductor 120B and the ground conductor 130B of each antenna element 100B are arranged in the Y direction.
  • the two antenna elements 100B may be arranged in the Y direction with the power supply conductor 120B and the ground conductor 130B of each antenna element 100B arranged in the Y direction.
  • the two antenna elements 100B are arranged in approximately the same orientation in the Y direction. Specifically, the power feed conductor 120B of one of the two antenna elements 100B and the power feed conductor 120B of the other of the two antenna elements 100B are arranged on the same side of the two antenna elements 100B in the X direction. The ground conductor 130B of one of the two antenna elements 100B and the ground conductor 130B of the other of the two antenna elements 100B are arranged on the same side of the two antenna elements 100B in the X direction.
  • the two antenna elements 100B according to the fourth embodiment can operate as a MIMO (Multiple Input Multiple Output) antenna.
  • the length of the predetermined distance 102D in the Y direction can be adjusted to an appropriate length to ensure isolation between the two antenna elements 100B.
  • the antenna device 10D may include three or more antenna elements arranged in a predetermined direction.
  • the structure of at least one antenna element provided in the antenna device 10D may be different from the structure of at least one other antenna element provided in the antenna device 10D.
  • the antenna device 10D may include at least one antenna element 100A according to embodiment 1 and at least one antenna element 100B according to embodiment 2.
  • FIG. 26 is a diagram showing an example of the configuration of a matching circuit 210D of an antenna device 10D according to embodiment 4.
  • the antenna device 10D includes a power supply circuit 200D and a matching circuit 210D.
  • the antenna element 100B shown in FIG. 26 corresponds to one of the two antenna elements 100B shown in FIG. 25. That is, the configuration example of the other matching circuit of the two antenna elements 100B shown in FIG. 25 is also similar to the configuration example shown in FIG. 26.
  • the antenna element 100B and the power feed circuit 200D are electrically connected to each other via a matching circuit 210D.
  • the matching circuit 210D has a capacitor 212D, a first inductor 214D, and a second inductor 216D.
  • the capacitor 212D is located between the antenna element 100B and the power feed circuit 200D in the electrical path.
  • the first inductor 214D is electrically connected to the portion of the electrical path between the antenna element 100B and the capacitor 212D.
  • the second inductor 216D is electrically connected to the portion of the electrical path between the power feed circuit 200D and the capacitor 212D.
  • FIG. 27 is a graph showing the frequency characteristics of the isolation of the antenna device according to Example 4.
  • the horizontal axis of the graph shown in FIG. 27 shows frequency (unit: GHz), and the vertical axis shows isolation (unit: dB).
  • the antenna device of Example 4 is an example of the antenna device 10D of the fourth embodiment.
  • the X-direction length and the Y-direction length of the conductor plate 110B of each antenna element 100B are 78 mm and 112 mm, respectively.
  • the X-direction length and the Y-direction length of the slot 112B of each antenna element 100B are 50 mm and 32 mm, respectively.
  • the Z-direction height of each of the power supply conductor 120B and the ground conductor 130B of each antenna element 100B is 22.5 mm.
  • the Y-direction width of each of the lower ends of the power supply conductor 120B and the ground conductor 130B of each antenna element 100B is 1.5 mm.
  • the X-direction width of the connection conductor 140B of each antenna element 100B is 50 mm.
  • the Y-direction length of the predetermined distance 102D between the two antenna elements 100B is 30 mm.
  • the length of the predetermined distance 102D in the Y direction, 30 mm is approximately 0.06 times, for example 0.05 times or more and 0.07 times or less, of the wavelength of the lowest frequency 600 MHz in the operating frequency band of each antenna element 100B.
  • the operating frequency band of each antenna element 100B is the frequency band that each antenna element 100B supports.
  • a square metal plate having a side of 1 m parallel to the X direction and a side of 1 m parallel to the Y direction is used.
  • Example 4 the isolation is -10 dB or less in almost the entire frequency band from 0.6 GHz to 6 GHz. Therefore, it is possible to ensure isolation of -10 dB or less in the desired frequency band. Therefore, it can be said that by adjusting the length in the Y direction of the specified distance 102D between the two antenna elements 100B to an appropriate length, it is possible to ensure isolation between the two antenna elements 100B.
  • FIG. 28 is a perspective view of the vehicle antenna device 10E according to the fifth embodiment.
  • the vehicle antenna device 10E is also simply referred to as the antenna device 10E.
  • the antenna device 10E according to the fifth embodiment is similar to the antenna device 10D according to the fourth embodiment, except for the following points.
  • An antenna device 10E according to the fifth embodiment includes two antenna elements 100B according to the second embodiment.
  • the two antenna elements 100B are arranged in the Y direction with the power supply conductor 120B and the ground conductor 130B of each antenna element 100B arranged in the X direction.
  • the conductor plate 110B of each antenna element 100B has two sides that face each other with a predetermined distance 102E between the two antenna elements 100B arranged in the Y direction.
  • the two antenna elements 100B are arranged in opposite directions in the Y direction. Specifically, the power feed conductor 120B of one of the two antenna elements 100B and the power feed conductor 120B of the other of the two antenna elements 100B are arranged on opposite sides of the two antenna elements 100B in the X direction. The ground conductor 130B of one of the two antenna elements 100B and the ground conductor 130B of the other of the two antenna elements 100B are arranged on opposite sides of the two antenna elements 100B in the X direction.
  • the two antenna elements 100B according to the fifth embodiment can also operate as a MIMO antenna.
  • the isolation of the two antenna elements 100B can be ensured by adjusting the length of the predetermined distance 102E in the Y direction to an appropriate length.
  • FIG. 29 is a graph showing the frequency characteristics of the isolation of the antenna device according to the fifth embodiment.
  • the antenna device of Example 5 is an example of the antenna device 10E of the fifth embodiment.
  • the X-direction length and the Y-direction length of the conductor plate 110B of each antenna element 100B are 78 mm and 112 mm, respectively.
  • the X-direction length and the Y-direction length of the slot 112B of each antenna element 100B are 50 mm and 32 mm, respectively.
  • the Z-direction height of each of the power supply conductor 120B and the ground conductor 130B of each antenna element 100B is 22.5 mm.
  • the Y-direction width of each of the lower ends of the power supply conductor 120B and the ground conductor 130B of each antenna element 100B is 1.5 mm.
  • the X-direction width of the connection conductor 140B of each antenna element 100B is 50 mm.
  • the Y-direction length of the predetermined distance 102E of the two antenna elements 100B is 30 mm.
  • the length of the predetermined distance 102E in the Y direction, 30 mm is approximately 0.06 times, for example 0.05 times or more and 0.07 times or less, of the wavelength of the lowest frequency 600 MHz in the operating frequency band of each antenna element 100B.
  • a square metal plate having a side of 1 m parallel to the X direction and a side of 1 m parallel to the Y direction is used.
  • the isolation is -10 dB or less in almost the entire frequency band from 0.6 GHz to 6 GHz. Therefore, it is possible to ensure isolation of -10 dB or less in the desired frequency band. Therefore, by adjusting the length of the predetermined distance 102E in the Y direction between the two antenna elements 100B to an appropriate length, it is possible to ensure isolation between the two antenna elements 100B.
  • an antenna device that is attached to the metal roof of a vehicle has been described.
  • the antenna device may be installed in a part of the vehicle other than the metal roof.
  • the antenna device may be installed in any part of the interior of the vehicle, in a spoiler or a bumper.
  • the antenna device may also be an antenna device other than one mounted on a vehicle, for example, an antenna device (antenna device for a mobile body) that is installed on a mobile body other than a mobile body, such as construction machinery, agricultural machinery, robots, or drones.
  • the antenna element has been described as being capable of operating as a TEL antenna.
  • the antenna element may operate as an antenna other than a TEL antenna.
  • the antenna element may be an antenna element capable of at least one of transmitting and receiving linearly polarized waves, such as an antenna for telematics or an antenna for mobile communications.
  • Applications of the antenna element include, for example, ITS (Intelligent Transport Systems), DTV (Digital TeleVision), V2X (Vehicle-to-everything), MIMO, Wi-Fi (registered trademark), Bluetooth (registered trademark), keyless entry, smart entry, etc.
  • a vehicle antenna device having the following aspects.
  • a vehicle antenna device includes a ground plate and an antenna element arranged on an upper surface side of the ground plate, and the antenna element has a conductor plate facing the ground plate, a power supply conductor extending from one side of the conductor plate toward the ground plate, a ground conductor extending from a portion of the conductor plate opposite the one side toward the ground plate, and a connecting conductor located between the power supply conductor and the ground conductor and electrically connected to the ground plate and the conductor plate.
  • the VSWR in the low frequency band can be reduced compared to when no connecting conductor is provided. Therefore, the vehicle antenna device can be operated in a wide frequency band compared to when no connecting conductor is provided.
  • connection conductor is bent with respect to the conductive plate.
  • the above-mentioned embodiment makes it easier to manufacture a vehicle antenna device compared to when the conductor plate and the connecting conductor are joined to each other by welding.
  • a width of at least a portion of at least one of the power supply conductor and the ground conductor decreases with increasing distance from the conductor plate.
  • the above-mentioned aspect makes it easier to reduce the VSWR in the high frequency band compared to when the width of the power supply conductor is approximately constant or when the width of the ground conductor is approximately constant.
  • the width of at least a portion of the ground conductor is shorter than the width of the opposite portion of the conductive plate.
  • At least one of the power supply conductor and the ground conductor is bent with respect to the conductor plate.
  • the above-described embodiment makes it easier to manufacture a vehicle antenna device compared to when the conductor plate and the power supply conductor are joined together by welding, or when the conductor plate and the ground conductor are joined together by welding.
  • the antenna device has a plurality of the antenna elements, the plurality of antenna elements being arranged in a predetermined direction.
  • multiple antenna elements can operate as a MIMO antenna.
  • the shortest distance between opposing sides of the conductor plates of adjacent antenna elements among the plurality of antenna elements is 0.05 or more times the wavelength of the lowest frequency among the frequency bands supported by the plurality of antenna elements.
  • the shortest distance between the opposing sides of the conductor plates of adjacent antenna elements can be adjusted to an appropriate length of at least 0.05 times the wavelength of the lowest frequency among the frequency bands supported by the multiple antenna elements, thereby ensuring isolation between the multiple antenna elements.
  • the conductive plate is at least partially cut out.
  • the antenna element can be constructed from a single metal plate.
  • the conductor plate is polygonal
  • the power supply conductor extends from one of the sides forming the polygonal shape
  • the ground conductor extends from the side opposite to the one side
  • the width of a lower end of at least one of the power supply conductor and the ground conductor is 50% or less of the length of the side to which at least one of them is connected.
  • the connecting conductor is arranged in a plurality of parts.
  • the vehicle antenna device can operate in a wide frequency band compared to a case where no connecting conductors are provided.

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Abstract

地板と、前記地板の上面側に配置されるアンテナエレメントと、を備え、前記アンテナエレメントは、前記地板に対向する導体板と、前記導体板の一方側の部分から前記地板に向けて延在する給電導体と、前記導体板の前記一方側の反対側の部分から前記地板に向けて延在する接地導体と、前記給電導体及び前記接地導体の間に位置して前記地板及び前記導体板に電気的に接続された接続導体と、を有する、車両用アンテナ装置。

Description

車両用アンテナ装置
 本発明は、車両用アンテナ装置に関する。
 近年、地板に対向する導体板を有する様々なアンテナエレメントが開発されている。
 特許文献1には、アンテナエレメントの一例について記載されている。このアンテナエレメントは、長方形状のテーブル、垂直給電平板及び2本のポストを有している。垂直給電平板は、テーブルの中央に配置されている。2本のポストは、地板に電気的に接続されている。2本のポストは、垂直給電平板の両側に配置されている。
 特許文献2には、アンテナエレメントの一例について記載されている。このアンテナエレメントは、略四角形の板状導体、2つの給電端子及び2つの固定脚を有している。2つの給電端子及び2つの固定脚は、板状導体の互いに対向する2辺に設けられている。2つの給電端子の一方は、給電点に電気的に接続されている。2つの給電端子の他方は、アース面に電気的に接続されている。
特開平3-253106号公報 特開平10-41736号公報
 特許文献1に記載のアンテナエレメントでは、給電導体の両側に2つの接地導体が配置されている。特許文献2に記載のアンテナエレメントでは、導体板の同一の辺に給電導体及び接地導体が設けられている。このようなアンテナエレメントの構造と異なる構造を有するアンテナエレメントを広周波数帯域で動作させることが要請されることがある。
 本発明の目的の一例は、車両用アンテナ装置を広周波数帯域で動作させることにある。本発明の他の目的は、本明細書の記載から明らかになるであろう。
 本発明の一態様は、
 地板と、
 前記地板の上面側に配置されるアンテナエレメントと、を備え、
 前記アンテナエレメントは、
 前記地板に対向する導体板と、
 前記導体板の一方側の部分から前記地板に向けて延在する給電導体と、
 前記導体板の前記一方側の反対側の部分から前記地板に向けて延在する接地導体と、
 前記給電導体及び前記接地導体の間に位置して前記地板及び前記導体板に電気的に接続された接続導体と、を有する、車両用アンテナ装置である。
 本発明の上記態様によれば、車両用アンテナ装置を広周波数帯域で動作させることができる。
実施形態1に係る車両用アンテナ装置の斜視図である。 実施形態1に係るアンテナエレメントの給電部の構造の一例を示す図である。 実施形態1に係る車両用アンテナ装置の整合回路の構成を示す図である。 参考形態に係る車両用アンテナ装置の斜視図である。 実施例1.1及び参考例に係る車両用アンテナ装置の電圧定在波比の周波数特性を示すグラフである。 実施例1.2、実施例1.3及び実施例1.4に係る車両用アンテナ装置のスミスチャートである。 実施形態2に係る車両用アンテナ装置の斜視図である。 実施形態2の第1の変形例に係る車両用アンテナ装置の斜視図である。 実施例2.1、実施例2.2、実施例2.3及び実施例1.1に係る車両用アンテナ装置の電圧定在波比の周波数特性を示すグラフである。 実施例2.4及び実施例2.5に係る車両用アンテナ装置の電圧定在波比の周波数特定を示すグラフである。 実施形態2の第2の変形例に係る車両用アンテナ装置の斜視図である。 実施例2.6及び実施例2.7に係る車両用アンテナ装置の電圧定在波比の周波数特定を示すグラフである。 実施形態3に係る車両用アンテナ装置の斜視図である。 実施形態3に係る車両用アンテナ装置を給電導体及び接地導体の配列方向に垂直な水平方向から見た側面図である。 実施形態3の第1の変形例に係る車両用アンテナ装置を給電導体及び接地導体の配列方向に垂直な水平方向から見た側面図である。 実施例3.1及び比較例に係るアンテナ装置の電圧定在波比の周波数特性を示すグラフである。 (a)及び(b)は、実施形態3の第2の変形例に係る車両用アンテナ装置を給電導体及び接地導体の配列方向に垂直な水平方向から見た側面図である。 実施形態3の第3の変形例に係る車両用アンテナ装置を給電導体及び接地導体の配列方向に垂直な水平方向から見た側面図である。 (a)、(b)及び(c)は、実施形態3の第4の変形例に係る車両用アンテナ装置を給電導体及び接地導体の配列方向に垂直な水平方向から見た側面図である。 実施形態3の第5の変形例に係る車両用アンテナ装置を接地導体が位置する側から見た側面図である。 実施例3.2及び実施例3.3に係るアンテナ装置の電圧定在波比の周波数特性を示すグラフである。 実施形態3の第6の変形例に係る車両用アンテナ装置を接地導体が位置する側から見た側面図である。 実施例3.2及び実施例3.4に係るアンテナ装置の電圧定在波比の周波数特性を示すグラフである。 (a)、(b)、(c)、(d)、(e)及び(f)は、実施形態3の第7の変形例に係る給電導体又は接地導体を給電導体及び接地導体の配列方向に平行な水平方向から見た側面図である。 実施形態4に係る車両用アンテナ装置の斜視図である。 実施形態4に係る車両用アンテナ装置の整合回路の構成例を示す図である。 実施例4に係る車両用アンテナ装置のアイソレーションの周波数特性を示すグラフである。 実施形態5に係る車両用アンテナ装置の斜視図である。 実施例5に係る車両用アンテナ装置のアイソレーションの周波数特性を示すグラフである。
 以下、本発明の実施形態、変形例及び実施例について、図面を用いて説明する。すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
 方向を説明するために、X方向、Y方向及びZ方向を定義する。Z方向は、鉛直方向に平行な方向である。X方向は、Z方向に垂直な水平方向の一つである。Y方向は、Z方向及びX方向の双方に垂直な水平方向の一つである。各実施形態及び各変形例では、Z方向が上下方向であるとして説明する。各実施形態及び各変形例では、X方向が後述する給電導体及び接地導体の配列方向であるとして説明する。各図において、Z軸の矢印が指し示す方向を上方向と定義する。以下、必要に応じて、Z方向に垂直な平面をXY平面という。以下、必要に応じて、X方向に垂直な平面をYZ平面という。以下、必要に応じて、Y方向に垂直な平面をZX平面という。
 図1は、実施形態1に係る車両用アンテナ装置10Aの斜視図である。以下、車両用アンテナ装置10Aは、単に、アンテナ装置10Aともいう。図2は、実施形態1に係るアンテナエレメント100Aの給電部の構造の一例を示す図である。
 図1、及び必要に応じて図2を参照して、実施形態1に係るアンテナ装置10Aについて説明する。
 実施形態1に係るアンテナ装置10Aは、車両の金属ルーフに取り付けられている。具体的には、アンテナ装置10Aは、車両の金属ルーフに設けられた凹部の内部に配置されており、樹脂、ガラス等の被覆体によって覆われている。以下、特に断りがない限り、アンテナ装置10Aは、車両の金属ルーフに取り付けられているものとして説明する。
 実施形態1に係るアンテナ装置10Aは、地板20Aとアンテナエレメント100Aとを備えている。アンテナエレメント100Aは、導体板110A、給電導体120A、接地導体130A及び接続導体140Aを有している。アンテナエレメント100Aは、地板20Aの上面側に配置されている。アンテナエレメント100Aは、不図示のカバーによって覆われていてもよい。アンテナエレメント100Aは、例えば、600MHz~5GHzの周波数帯において動作可能である。アンテナエレメント100Aは、電話(TEL)アンテナとして動作可能になっている。ただし、アンテナエレメント100Aは、TELアンテナと異なるアンテナとして動作してもよい。
 導体板110Aは、板金等の金属からなっている。導体板110Aは、地板20Aの上方に配置されている。導体板110Aは、XY平面に対して略平行な板形状となっている。ただし、導体板110Aは、XY平面に対して傾いていてもよい。導体板110Aの下面及び地板20Aの上面は、隙間を介してZ方向に互いに対向している。
 Z方向から見て、給電導体120A及び接地導体130Aは、導体板110Aの中心に対してX方向の互いに反対側の部分に位置している。Z方向から見て、導体板110Aは、略四角形となっている。具体的には、Z方向から見て、導体板110Aは、X方向に略平行な一対の短辺及びY方向に略平行な一対の長辺を有する略長方形となっている。Z方向から見て、給電導体120Aは、導体板110Aの一対の長辺の一方に設けられている。Z方向から見て、接地導体130Aは、導体板110Aの一対の長辺の他方に設けられている。
 実施形態1では、Z方向から見て、給電導体120A及び接地導体130Aは、略四角形の導体板110Aの対向する異なる2辺に設けられている。すなわち、給電導体120Aは導体板110Aの一方側の部分から地板20Aに向けて延在しており、接地導体130Aは導体板110Aの一方側の反対側の部分から地板20Aに向けて延在している。給電導体120Aの下端部は、アンテナエレメント100Aの給電部となっている。接地導体130Aの下端部は、地板20Aに短絡した接地部となっている。給電導体120Aの下端部から接地導体130Aの下端部にかけてのアンテナエレメント100Aの電気長が長くなるほど、アンテナエレメント100Aの動作可能な帯域を低周波数帯域に向けて広げることができる。したがって、Z方向から見て、給電導体120A及び接地導体130Aが導体板110Aの隣り合う2辺に設けられているよりも、給電導体120A及び接地導体130Aが導体板110Aの対向する2辺に設けられている方が、アンテナエレメント100Aの動作可能な帯域を低周波数帯域に向けて広げることができる。
 ただし、導体板110Aの形状は、実施形態1に係る形状に限定されない。例えば、Z方向から見て、導体板110Aは、略正方形であってもよい。或いは、Z方向から見て、導体板110Aは、略六角形、略八角形等の、略四角形と異なる略多角形であってもよい。或いは、Z方向から見て、導体板110Aは、略円形又は略楕円形であってもよい。Z方向から見て、導体板110Aが略多角形、略円形又は略楕円形である場合、アンテナエレメント100Aの動作可能な帯域を低周波数帯域に広げる観点からすると、Z方向から見て、給電導体120A及び接地導体130Aは、導体板110Aの中心に対して導体板110Aの互いに反対側の端部に設けられていることが望ましい。
 給電導体120Aは、板金等の金属からなっている。Z方向から見て、給電導体120Aは、導体板110AのY方向に略平行な一対の長辺の一方から地板20Aに向けてZ方向に略平行に延在している。給電導体120Aは、YZ平面に対して略平行な板形状となっている。ただし、給電導体120Aは、YZ平面に対して傾いていてもよい。
 給電導体120Aは、導体板110Aに対して下方に向けて折り曲げられている。したがって、導体板110A及び給電導体120Aを溶接によって互いに接合する場合と比較して、アンテナエレメント100Aの製造を容易にすることができる。ただし、導体板110A及び給電導体120Aは、溶接によって互いに接合されていてもよい。
 X方向から見て、給電導体120Aは、給電導体120Aの下端部を基準として自己相似形状又はそれに準じた形状を有している。「自己相似形状」とは、スケール(サイズ比)を変えても形状が相似形になる形状である。給電導体120Aの自己相似形状又はそれに準じた形状によって、アンテナエレメント100Aの動作可能な帯域を高周波数帯域に広げることができる。図1に示す例において、給電導体120Aの少なくとも一部分のY方向の幅は、導体板110AからZ方向に離れるにつれて連続的に減少している。したがって、X方向から見て、給電導体120Aは、略テーパ形状となっている。具体的には、X方向から見て、給電導体120Aの下端部のY方向の幅は略ゼロとなっている。このため、X方向から見て、給電導体120Aは、Y平行に略平行な底辺を有する略逆三角形となっている。この場合、給電導体120AのY方向の幅がZ方向内の位置によらず略一定である場合と比較して、約3GHz~6GHzの高周波数帯域における電圧定在波比(VSWR)を低減しやすくすることができる。
 図2に示す例において、給電導体120Aの下端部には、突起122Aが設けられている。突起122Aは、給電導体120Aに対してX方向に向けて折り曲げられている。地板20Aの上面側には基板150Aが配置されている。基板150Aは、例えばプリント回路基板(PCB)である。基板150Aには導体パターン152Aが設けられている。突起122A及び導体パターン152Aは、はんだ付け等の接合方法によって電気的に互いに接続されている。したがって、突起122Aは、アンテナエレメント100Aの給電部となっている。ただし、アンテナエレメント100Aの給電部の構造は、図2に示す構造に限定されない。
 給電導体120Aの形状は、実施形態1に係る形状に限定されない。例えば、給電導体120Aの下端部のY方向の幅は、ゼロより大きくてもよい。すなわち、X方向から見て、給電導体120Aは、Y方向に略平行な2つの底辺を有する略逆台形であってもよい。或いは、給電導体120Aの少なくとも一部分の幅は、導体板110AからZ方向に離れるにつれて段階的に減少していてもよい。或いは、X方向から見て、給電導体120AのY方向の両側の辺の少なくとも一部分は湾曲していてもよい。或いは、給電導体120AのY方向の幅は、Z方向内の位置によらず略一定であってもよい。或いは、給電導体120Aの少なくとも一部分のY方向の幅は、導体板110AからZ方向に離れるにつれて連続的に又は段階的に増加していてもよい。
 接地導体130Aは、板金等の金属からなっている。Z方向から見て、接地導体130Aは、導体板110AのY方向に略平行な一対の長辺の他方から地板20Aに向けてZ方向に略平行に延在している。接地導体130Aは、YZ平面に対して略平行な板形状となっている。ただし、接地導体130Aは、YZ平面に対して傾いていてもよい。
 接地導体130Aは、導体板110Aに対して下方に向けて折り曲げられている。したがって、導体板110A及び接地導体130Aを溶接によって互いに接合する場合と比較して、アンテナエレメント100Aの製造を容易にすることができる。ただし、導体板110A及び接地導体130Aは、溶接によって互いに接合されていてもよい。
 実施形態1では、給電導体120A及び接地導体130Aの双方が導体板110Aに対して下方に向けて折り曲げられている。しかしながら、給電導体120A及び接地導体130Aの一方のみが導体板110Aに対して下方に向けて折り曲げられていてもよい。この場合、給電導体120A及び接地導体130Aの他方は、溶接によって接合されていてもよい。
 接地導体130Aの少なくとも一部分のY方向の幅は、導体板110AからZ方向に離れるにつれて連続的に減少している。したがって、X方向から見て、接地導体130Aは、略テーパ形状となっている。具体的には、X方向から見て、接地導体130Aの下端部のY方向の幅は略ゼロとなっている。このため、X方向から見て、接地導体130Aは、Y方向に略平行な底辺を有する略逆三角形となっている。ただし、X方向から見て、接地導体130Aは略逆三角形でなくてもよい。例えば、後述する図11及び図20を用いて説明するように、接地導体130AのY方向の幅は、Z方向内の位置によらず略一定であってもよい。或いは、接地導体130Aの形状は、後述する図22に示す接地導体130Cのような形状であってもよい。この場合、接地導体130AのY方向の少なくとも一部分の幅が導体板110Aの一方側の反対側の部分の長さより短くてもよい。すなわち、接地導体130AのY方向の幅は、導体板110Aの接地導体130Aが設けられている辺のY方向の長さ未満としてもよい。
 接地導体130Aの下端部及び地板20Aの上面は、はんだ付け、溶接、ねじ止め等の接合方法によって、電気的に互いに接続されている。したがって、接地導体130Aの下端部は、地板20Aに短絡した接地部となっている。
 接地導体130Aの形状は、実施形態1に係る形状に限定されない。例えば、後述するように、接地導体130Aの下端部のY方向の幅は、ゼロより大きくてもよい。すなわち、X方向から見て、接地導体130Aは、Y方向に略平行な2つの底辺を有する略逆台形であってもよい。或いは、接地導体130Aの少なくとも一部分の幅は、導体板110AからZ方向に離れるにつれて段階的に減少していてもよい。或いは、X方向から見て、接地導体130AのY方向の両側の辺の少なくとも一部分は湾曲していてもよい。或いは、接地導体130AのY方向の幅は、Z方向内の位置によらず略一定であってもよい。或いは、接地導体130Aの少なくとも一部分のY方向の幅は、導体板110AからZ方向に離れるにつれて連続的に又は段階的に増加していてもよい。或いは、接地導体130Aは板形状でなくてもよい。
 実施形態1において、X方向から見て、給電導体120Aの形状及び接地導体130Aの形状は、略同一となっている。ただし、X方向から見て、給電導体120Aの形状及び接地導体130Aの形状は、互いに異なっていてもよい。例えば、給電導体120Aの上端部のY方向の幅及び接地導体130Aの上端部のY方向の幅が略同一の状態で、給電導体120Aの下端部のY方向の幅及び接地導体130Aの下端部のY方向の幅が互いに異なっていてもよい。或いは、給電導体120A及び接地導体130Aの一方のY方向の幅がZ方向内の位置によらず略一定の状態で、給電導体120A及び接地導体130Aの他方の少なくとも一部分のY方向の幅が導体板110AからZ方向に離れるにつれて連続的に又は段階的に減少していてもよい。
 接続導体140Aは、板金等の金属からなっている。接続導体140Aは、ZX平面に対して略平行な板形状となっている。ただし、接続導体140Aは、ZX平面に対して傾いていてもよい。接続導体140Aは、Z方向において、導体板110Aの下面及び地板20Aの上面の間に位置している。Z方向から見て、接続導体140Aは、X方向において、給電導体120A及び接地導体130Aの間に位置している。接続導体140Aは、地板20A及び導体板110Aに電気的に接続されている。Y方向から見て、接続導体140Aは、X方向に略平行な一対の長辺及びZ方向に略平行な一対の短辺を有する略長方形となっている。すなわち、接続導体140AのX方向の幅は、Z方向内の位置によらず略一定となっている。Z方向から見て、接続導体140Aは、導体板110AのY方向の略中央に位置している。ただし、後述するように、Z方向から見て、接続導体140Aは、導体板110AのY方向の略中央からY方向にずれていてもよく、接続導体140Aは、複数設置されてもよい。
 接続導体140Aは、地板20Aの上面及び導体板110Aの下面に電気的に接続されている。具体的には、接続導体140Aの下端部及び地板20Aの上面は、はんだ付け、溶接、ねじ止め等の接合方法によって、電気的に互いに接続されている。したがって、接続導体140Aの下端部は、地板20Aに短絡した接地部となっている。接続導体140Aの上端部及び導体板110Aの下面は、はんだ付け、溶接、ねじ止め等の接合方法によって、電気的に互いに接続されている。したがって、接続導体140Aの上端部は、導体板110Aに電気的に接続された接続部となっている。
 接続導体140Aの形状は、実施形態1に係る形状に限定されない。例えば、後述するように、Y方向から見て、接続導体140Aの少なくとも一部分のX方向の幅は、接地導体130AからZ方向に離れるにつれて連続的に又は段階的に減少又は増加していてもよい。或いは、接続導体140Aは、アンテナエレメント100Aの一部分でなく、地板20Aの一部分であってもよい。
 実施形態1において、給電導体120A、接地導体130A及び接続導体140Aは、導体板110Aを支持する支持体となっている。したがって、アンテナエレメント100Aは、アンテナエレメント100Aを保持する樹脂ホルダ等の保持体を要さず自立させることができる。さらに、接続導体140Aが設けられている場合、接続導体140Aが設けられていない場合と比較して、導体板110Aをより安定に支持することができる。
 図3は、実施形態1に係るアンテナ装置10Aの整合回路210Aの構成例を示す図である。
 アンテナ装置10Aは、給電回路200A及び整合回路210Aを備えている。アンテナエレメント100A及び給電回路200Aは、整合回路210Aを介して電気的に互いに接続されている。整合回路210Aは、キャパシタ212A及びインダクタ214Aを有している。キャパシタ212Aは、電気的経路において、アンテナエレメント100A及び給電回路200Aの間に位置している。インダクタ214Aは、電気的経路におけるアンテナエレメント100A及びキャパシタ212Aの間の部分に電気的に接続されている。
 図4は、参考形態に係る車両用アンテナ装置10A1の斜視図である。以下、車両用アンテナ装置10A1は、単に、アンテナ装置10A1ともいう。本参考形態に係るアンテナ装置10A1のアンテナエレメント100A1は、実施形態1に係る接続導体140Aが設けられていない点を除いて、実施形態1に係るアンテナ装置10Aのアンテナエレメント100Aと同様である。
 図5は、実施例1.1及び参考例に係るアンテナ装置の電圧定在波比の周波数特性を示すグラフである。図5に示すグラフの横軸は、周波数(単位:MHz)を示し、縦軸は、電圧定在波比(VSWR)を示している。
 実施例1.1に係るアンテナ装置は、実施形態1に係るアンテナ装置10Aの一例である。具体的には、導体板110AのX方向の長さ及びY方向の長さは、それぞれ、78mm及び121mmである。給電導体120A及び接地導体130Aの各々のZ方向の高さは、22.5mmである。給電導体120Aの下端部及び接地導体130Aの下端部の各々のY方向の幅は、略ゼロ(1.5mm)である。接続導体140AのX方向の幅は、50mmである。実施例1.1の地板20Aとしては、X方向に平行な1mの辺及びY方向に平行な1mの辺を有する正方形の金属板を使用している。
 参考例に係るアンテナ装置は、参考形態に係るアンテナ装置10A1の一例である。具体的には、参考例に係るアンテナ装置は、接続導体140Aが設けられていない点を除いて、実施例1.1に係るアンテナ装置と同様である。
 図5に示すように、実施例1.1及び参考例の双方において、700MHz~5000MHzにおけるVSWRが4以下と比較的低くなっている。したがって、給電導体120A及び接地導体130Aによって、アンテナ装置を700HMz~5000MHzの広周波数帯域で動作させることができるといえる。
 図5に示すように、実施例1.1の700MHz~1400MHzにおけるVSWRは、参考例の700MHz~1400MHzにおけるVSWRより低くなっている。したがって、接続導体140Aが設けられている場合、接続導体140Aが設けられていない場合と比較して、700MHz~1400MHzの低周波数帯域におけるVSWRを低減させることができるといえる。よって、接続導体140Aが設けられている場合、接続導体140Aが設けられていない場合と比較して、アンテナ装置を広周波数帯域で動作させることができるといえる。
 図6は、実施例1.2、実施例1.3及び実施例1.4に係るアンテナ装置のスミスチャートである。図6のスミスチャートにおけるインピーダンスは、50Ωによって規格化されている。図6のスミスチャートの中心を通過する横線に付された数値は、レジスタンスを示している。図6のスミスチャートの外周線に付された数値は、リアクタンスを示している。図6に示すスミスチャートにおけるインピーダンスは、中心を通過する横線から上半分にプロットされる場合は誘導性を示し、中心を通過する横線から下半分にプロットされる場合は容量性を示す。
 実施例1.2に係るアンテナ装置は、実施形態1に係るアンテナ装置10Aの一例である。具体的には、導体板110AのX方向の長さ及びY方向の長さは、それぞれ、78mm及び121mmである。給電導体120A及び接地導体130Aの各々のZ方向の高さは、22.5mmである。給電導体120Aの下端部及び接地導体130Aの下端部の各々のY方向の幅は、25mmである。接続導体140AのX方向の幅は、50mmである。実施例1.2の地板20Aとしては、X方向に平行な1mの辺及びY方向に平行な1mの辺を有する正方形の金属板を使用している。
 実施例1.3に係るアンテナ装置は、給電導体120Aの下端部及び接地導体130Aの下端部の各々のY方向の幅が50mmである点を除いて、実施例1.2に係るアンテナ装置と同様である。
 実施例1.4に係るアンテナ装置は、給電導体120Aの下端部及び接地導体130Aの下端部の各々のY方向の幅が60mmである点を除いて、実施例1.2に係るアンテナ装置と同様である。
 図6において、実施例1.2、実施例1.3及び実施例1.4のプロットは、それぞれ、実施例1.2、実施例1.3及び実施例1.4に係るアンテナ装置のSパラメータのS11を示している。図6において、各プロットの白丸は、699MHzにおけるSパラメータのS11を示している。図6において、各プロットの黒丸は、5000MHzにおけるSパラメータのS11を示している。図6において、数字「1」を囲む三角形によって示される黒点付き白丸は、実施例1.2の960MHzにおけるSパラメータのS11を示している。図6において、数字「2」を囲む三角形によって示される黒点付き白丸は、実施例1.3の960MHzにおけるSパラメータのS11を示している。図6において、数字「3」を囲む三角形によって示される黒点付き白丸は、実施例1.4の960MHzにおけるSパラメータのS11を示している。
 図6に示すスミスチャートにおいては、レジスタンスが1かつリアクタンスが0の位置に近づくほどVSWRが減少している。図6に示すように、960MHz~5000MHzにおいて、レジスタンスが1かつリアクタンスが0の位置に近い実施例の順番は、実施例1.2、実施例1.3、実施例1.4である。したがって、給電導体120Aの下端部及び接地導体130Aの下端部の各々のY方向の幅が短くなるほど、960MHz~5000MHzにおけるVSWRが小さくなる傾向がある。
 また、所定の周波数帯域での使用を想定した場合、給電導体120Aと接地導体130Aの下端部の各々のY方向の幅を変えることでアンテナ装置のインピーダンスを制御することができる。例えば、図6に示す実施例1.4においては、699MHz~960MHzのSパラメータは誘導性を示すため、図3に示す整合回路210Aのインダクタ214Aを省略し、キャパシタ212Aのみにした場合でも、整合を取ることができる。
 実施例1.2、実施例1.3及び実施例1.4において、給電導体120Aの上端部のY方向の幅及び接地導体130Aの上端部のY方向の幅は、導体板110AのY方向の一辺の長さと等しくなっている。よって、給電導体120Aの下端部のY方向の幅は、導体板110AのY方向の一辺の長さに対して、実施例1.2では20.7%、実施例1.3では41.3%、実施例1.4では49.6%となっている。また、接地導体130Aの下端部のY方向の幅は、導体板110AのY方向の一辺の長さに対して、実施例1.2では20.7%、実施例1.3では41.3%、実施例1.4では49.6%となっている。よって、960MHz~5000MHzにおけるVSWRを小さくするためには、給電導体120Aの下端部のY方向の幅は、導体板110AのY方向の一辺の長さの例えば50%以下、好ましくは45%以下、より好ましくは25%以下となる。また、960MHz~5000MHzにおけるVSWRを小さくするためには、接地導体130Aの下端部のY方向の幅は、導体板110AのY方向の一辺の長さの例えば50%以下、好ましくは45%以下、より好ましくは25%以下となる。
 図7は、実施形態2に係る車両用アンテナ装置10Bの斜視図である。以下、車両用アンテナ装置10Bは、単に、アンテナ装置10Bともいう。実施形態2に係るアンテナ装置10Bは、以下の点を除いて、実施形態1に係るアンテナ装置10Aと同様である。
 実施形態2に係るアンテナ装置10Bは、地板20Bとアンテナエレメント100Bとを備えている。アンテナエレメント100Bは、地板20Bの上面側に配置されている。アンテナエレメント100Bは、導体板110B、給電導体120B、接地導体130B及び接続導体140Bを有している。
 接続導体140Bは、導体板110Bに対して下方に向けて折り曲げられている。具体的には、接続導体140Bは、導体板110Bから切り欠かれている。導体板110Bの接続導体140Bが切り欠かれた部分には、スロット112Bが設けられている。Z方向から見て、スロット112Bは、X方向に略平行な一対の長辺及びY方向に略平行な一対の短辺を有する略長方形となっている。ただし、スロット112Bの形状は、この例に限定されない。Z方向から見て、接続導体140Bの上端部は、導体板110BのY方向の略中央に位置している。接続導体140Bの下端部及び地板20Bの上面は、はんだ付け、溶接、ねじ止め等の接合方法によって電気的に互いに接続されている。したがって、接続導体140Bの下端部は、地板20Bに短絡した接地部となっている。切り欠かれた部分のスロット112Bは、導体板110Bの略中央からずれた位置に設けられていてもよい。
 実施形態2では、導体板110B及び接続導体140Bを溶接によって互いに接合する場合と比較して、アンテナエレメント100Bの製造を容易にすることができる。具体的には、実施形態2では、アンテナエレメント100Bを1枚の板金から構成することができる。このため、アンテナエレメント100Bを複数枚の板金から構成する場合と比較して、アンテナエレメント100Bを構成するためのコストを低減することができる。さらに、アンテナエレメント100Bを複数枚の板金から構成する場合と比較して、寸法公差を安定させることができる。さらに、アンテナエレメント100Bを複数枚の板金から構成する場合と比較して、異なる板金の間に生じる隙間に起因する影響を抑制することができる。さらに、アンテナエレメント100Bを複数枚の板金から構成する場合と比較して、アンテナエレメント100Bの組立工数を減少させることができ、アンテナエレメント100Bの組立性を向上させることができる。
 実施形態2においても、給電導体120B、接地導体130B及び接続導体140Bは、導体板110Bを支持する支持体となっている。したがって、アンテナエレメント100Bは、アンテナエレメント100Bを保持する樹脂ホルダ等の保持体を要さず自立させることができる。さらに、接続導体140Bが設けられている場合、接続導体140Bが設けられていない場合と比較して、導体板110Bをより安定に支持することができる。
 実施形態2においても、実施形態1と同様にして、接続導体140Bが設けられていない場合と比較して、アンテナ装置10Bを広周波数帯域で動作させることができる。
 図8は、実施形態2の第1の変形例に係る車両用アンテナ装置10B1の斜視図である。以下、車両用アンテナ装置10B1は、単に、アンテナ装置10B1ともいう。本変形例に係るアンテナ装置10B1は、以下の点を除いて、実施形態2に係るアンテナ装置10Bと同様である。
 図8に示すように、本変形例に係るアンテナエレメント100B1の導体板110B1には、実施形態2に係るスロット112Bに代えて、スリット112B1が設けられている。すなわち、導体板110B1のY方向の一方側の端部は、スリット112B1によってX方向の両側に2つに分断されている。本変形例においても、アンテナエレメント100B1を1枚の板金から構成することができる。アンテナエレメント100B1には、スロット112B及びスリット112B1の双方が設けられていてもよい。
 実施形態2の第1の変形例においても、実施形態2と同様にして、接続導体140Bが設けられていない場合と比較して、アンテナ装置10B1を広周波数帯域で動作させることができる。
 図9は、実施例2.1、実施例2.2、実施例2.3及び実施例1.1に係るアンテナ装置の電圧定在波比の周波数特性を示すグラフである。
 実施例2.1に係るアンテナ装置は、実施形態2に係るアンテナ装置10Bの一例である。具体的には、導体板110BのX方向の長さ及びY方向の長さは、それぞれ、78mm及び112mmである。スロット112BのX方向の長さ及びY方向の長さは、それぞれ、50mm及び25mmである。給電導体120B及び接地導体130Bの各々のZ方向の高さは、22.5mmである。給電導体120Bの下端部及び接地導体130Bの下端部の各々のY方向の幅は、1.5mmである。接続導体140BのX方向の幅は、50mmである。実施例2.1の地板20Bとしては、X方向に平行な1mの辺及びY方向に平行な1mの辺を有する正方形の金属板を使用している。
 実施例2.2に係るアンテナ装置は、スロット112BのY方向の長さが46mmである点を除いて、実施例2.1に係るアンテナ装置と同様である。
 実施例2.3に係るアンテナ装置は、実施形態2の第1の変形例に係るアンテナ装置10B1の一例である。具体的には、実施例2.3に係るアンテナ装置は、スロット112Bに代えてスリット112B1が設けられている点を除いて、実施例2.1に係るアンテナ装置と同様である。スリット112B1のY方向の長さは、56mmである。
 図9に示すように、実施例2.1及び実施例2.2の600MHz~5000HMzにおけるVSWRの傾向は、実施例1.1の600MHz~5000MHzにおけるVSWRの傾向とほぼ同様となっている。したがって、導体板110Bに設けられたスロット112Bが600MHz~5000HMzにおけるVSWRの傾向に影響を与えることはほぼないといえる。
 図9に示すように、実施例2.3の1800MHz~5000MHzにおけるVSWRの傾向は、実施例2.1及び実施例2.2の1800MHz~5000HMzにおけるVSWRの傾向とほぼ同様となっている。したがって、導体板110B1に設けられたスリット112B1が1800MHz~5000MHzにおけるVSWRの傾向に影響を与えることはほぼないといえる。
 図9に示すように、実施例2.1及び実施例2.2の800MHz~1600MHzのVSWRは、実施例2.3の800HMz~1600MHzのVSWR未満となっている。その理由は、次のとおりであると理解される。以下、必要に応じて、Y方向を示す矢印によって指し示される側を+Y側といい、Y方向を示す矢印によって指し示される側の反対側を-Y側という。図8に示すように、実施例2.3では、Z方向から見て、導体板110B1の-Y側の端部は、スリット112B1によって切り欠かれている。よって、実施例2.3において、給電導体120Bの下端部から接地導体130Bの下端部にかけてのアンテナエレメント100B1の電気的経路は、導体板110B1の接続導体140Bに対して-Y側の部分には形成されずに、導体板110B1の接続導体140Bに対して+Y側の部分に形成されている。これに対して、図7に示すように、実施例2.1及び実施例2.2では、Z方向から見て、導体板110Bの-Y側の端部がスロット112Bによって切り欠かれずに残っている。よって、実施例2.1及び実施例2.2において、給電導体120Bの下端部から接地導体130Bの下端部にかけてのアンテナエレメント100Bの電気的経路は、導体板110Bのスロット112Bに対してY方向の両側の部分に形成することができる。したがって、実施例2.1及び実施例2.2では、実施例2.3と比較して、導体板110Bのスロット112Bに対して-Y側の部分に形成された電気的経路の分、アンテナエレメント100Bの動作可能な帯域を低周波数帯域に向けて広げることができる。
 図10は、実施例2.4及び実施例2.5に係るアンテナ装置の電圧定在波比の周波数特定を示すグラフである。図10に示すグラフの横軸は、周波数(単位:GHz)を示し、縦軸は、電圧定在波比(VSWR)を示している。
 実施例2.4に係るアンテナ装置は、実施形態2に係るアンテナ装置10Bの一例である。具体的には、導体板110BのX方向の長さ及びY方向の長さは、それぞれ、78mm及び112mmである。スロット112BのX方向の長さ及びY方向の長さは、それぞれ、50mm及び32mmである。給電導体120B及び接地導体130Bの各々のZ方向の高さは、22.5mmである。給電導体120Bの下端部及び接地導体130Bの下端部の各々のY方向の幅は、1.5mmである。接続導体140BのX方向の幅は、50mmである。実施例2.4の地板20Bとしては、X方向に平行な1mの辺及びY方向に平行な1mの辺を有する正方形の金属板を使用している。
 実施例2.5に係るアンテナ装置は、給電導体120Bの下端部及び接地導体130Bの下端部の各々のY方向の幅が30mmである点を除いて、実施例2.4に係るアンテナ装置と同様である。
 図10において、0.7GHz付近において実施例2.4及び実施例2.5のプロットに付された三角形は、それぞれ、実施例2.4及び実施例2.5の0.69GHzにおけるプロットの位置を示している。図10において、0.95GHz付近において実施例2.4及び実施例2.5のプロットに付された三角形は、それぞれ、実施例2.4及び実施例2.5の0.96GHzにおけるプロットの位置を示している。
 図10に示すように、実施例2.4の3GHz~6GHzにおけるVSWRは、実施例2.5の3GHz~6GHzにおけるVSWRより低くなっている。したがって、給電導体120Bの下端部及び接地導体130Bの下端部の各々のY方向の幅を低減させることで、3GHz~6GHzにおけるVSWRを低減させることができるといえる。
 図11は、実施形態2の第2の変形例に係る車両用アンテナ装置10B2の斜視図である。以下、車両用アンテナ装置10B2は、単に、アンテナ装置10B2ともいう。本変形例に係るアンテナ装置10B2は、以下の点を除いて、実施形態2に係るアンテナ装置10Bと同様である。
 本変形例に係るアンテナエレメント100B2は、導体板110B2、給電導体120B2、接地導体130B2及び接続導体140B2を有している。図11に示す例において、給電導体120B2及び接地導体130B2は、導体板110B2におけるX方向に互いに対向する2辺に設けられている。導体板110B2の接続導体140B2が切り欠かれた部分には、スロット112B2が存在している。
 X方向から見て、給電導体120B2の形状及び接地導体130B2の形状は互いに異なっている。具体的には、X方向から見て、給電導体120B2の少なくとも一部分Y方向の幅は、導体板110B2からZ方向に離れるにつれて連続的に減少している。これに対して、X方向から見て、接地導体130B2のY方向の幅は、Z方向内の位置によらず略一定となっている。また、X方向から見て、接地導体130B2のY方向の幅は、導体板110B2の接地導体130B2が設けられている辺のY方向の長さ未満となっている。言い換えると、X方向から見て、接地導体130B2は、Y方向に略平行な一対の長辺及びZ方向に略平行な一対の短辺を有する略長方形となっている。
 実施形態2の第2の変形例においても、実施形態2と同様にして、接続導体140B2が設けられていない場合と比較して、アンテナ装置10B2を広周波数帯域で動作させることができる。
 図12は、実施例2.6及び実施例2.7に係るアンテナ装置の電圧定在波比の周波数特定を示すグラフである。図12に示すグラフの横軸は、周波数(単位:GHz)を示し、縦軸は、電圧定在波比(VSWR)を示している。
 実施例2.6に係るアンテナ装置は、実施形態2の第2の変形例に係るアンテナ装置10B2の一例である。具体的には、導体板110B2のX方向の長さ及びY方向の長さは、それぞれ、78mm及び112mmである。スロット112B2のX方向の長さ及びY方向の長さは、それぞれ、50mm及び32mmである。給電導体120B2及び接地導体130B2の各々のZ方向の高さは、22.5mmである。給電導体120B2の下端部のY方向の幅は、1.5mmである。接地導体130B2のY方向の幅は、40mmである。接続導体140BのX方向の幅は、50mmである。実施例2.6の地板としては、X方向に平行な1mの辺及びY方向に平行な1mの辺を有する正方形の金属板を使用している。
 実施例2.7に係るアンテナ装置は、X方向から見て接地導体の形状が実施例2.6に係る給電導体の形状と同一である点を除いて、実施例2.6に係るアンテナ装置と同様である。
 図12に示すように、実施例2.6に係るアンテナ装置のVSWRの周波数特性は、実施例2.7に係るアンテナ装置のVSWRの周波数特性とほぼ同一となっている。したがって、接地導体130B2のY方向の幅がZ方向内の位置によらず略一定であっても、接地導体130B2のY方向の幅が導体板110B2の接地導体130B2が設けられている辺のY方向の長さ未満である場合、接地導体130B2の少なくとも一部分のY方向の幅が導体板110B2からZ方向に離れるにつれて減少する場合とほぼ同様のVSWRの周波数特性を実現することができる。
 図13は、実施形態3に係る車両用アンテナ装置10Cの斜視図である。図14は、実施形態3に係る車両用アンテナ装置10Cを給電導体120C及び接地導体130Cの配列方向に垂直な水平方向から見た側面図である。図14において、Y方向を示す黒点付き白丸は、Y方向を指し示す矢印が紙面の手前側に向けられていることを示している。以下、車両用アンテナ装置10Cは、単に、アンテナ装置10Cともいう。実施形態3に係るアンテナ装置10Cは、以下の点を除いて、実施形態2に係るアンテナ装置10Bと同様である。
 実施形態3に係るアンテナ装置10Cは、実施形態2に係るアンテナ装置10Bと同様にして、地板20Cとアンテナエレメント100Cとを備えている。実施形態3に係るアンテナエレメント100Cは、実施形態2に係るアンテナエレメント100Bと同様にして、地板20Cの上面側に配置されている。実施形態3に係るアンテナエレメント100Cは、実施形態2に係るアンテナエレメント100Bと同様にして、導体板110C、給電導体120C、接地導体130C及び接続導体140Cを有している。実施形態3に係る導体板110Cには、実施形態2に係る導体板110Bと同様にして、スロット112Cが設けられている。
 X方向から見て、実施形態3に係る給電導体120Cは、実施形態1に係る給電導体120A及び実施形態2に係る給電導体120Bと同様にして、給電導体120Cの下端部を基準として自己相似形状又はそれに準じた形状を有している。図13に示すように、給電導体120Cの少なくとも一部分のY方向の幅は、導体板110CからZ方向に離れるにつれて連続的に減少している。具体的には、給電導体120Cの上端部のY方向の幅は、Z方向内の位置によらず略一定となっている。給電導体120Cにおける給電導体120Cの上端部の下方に位置する部分のY方向の幅は、導体板110CからZ方向に離れるにつれて連続的に減少している。なお、図14では、地板20Cの上面と、給電導体120Cの下端部と、の間に隙間が存在するように描写されている。しかしながら、地板20Cの上面と、給電導体120Cの下端部と、の間の隙間には、図2を用いて説明した例と同様にして、図14に図示されていない基板が配置されている。図15、図17、図18及び図19においても、図14と同様に、図示されていない基板が配置されている。
 図13に示すように、接地導体130Cの少なくとも一部分のY方向の幅は、導体板110CからZ方向に離れるにつれて連続的に減少している。具体的には、接地導体130Cの上端部のY方向の幅は、Z方向内の位置によらず略一定となっている。接地導体130Cにおける接地導体130Cの上端部の下方に位置する部分のY方向の幅は、導体板110CからZ方向に離れるにつれて連続的に減少している。
 図13に示すように、接続導体140Cは、導体板110Cに対して下方に向けて折り曲げられている。図14に示すように、Y方向から見て、接続導体140Cは、X方向に略平行に略平行な一対の長辺及びZ方向に略平行な一対の短辺を有する略長方形となっている。接続導体140Cの下側の長辺と地板20Cの上面とは、はんだ付け、溶接、ねじ止め等の接合方法によって電気的に互いに接続されている。したがって、接続導体140Cの下側の長辺は、地板20Cに短絡した接地部となっている。
 実施形態3においても、実施形態1と同様にして、接続導体140Cが設けられていない場合と比較して、アンテナ装置10Cを広周波数帯域で動作させることができる。実施形態3においても、実施形態2と同様にして、導体板110C及び接続導体140Cを溶接によって互いに接合する場合と比較して、アンテナエレメント100Cの製造を容易にすることができる。
 図15は、実施形態3の第1の変形例に係る車両用アンテナ装置10Cを給電導体120C及び接地導体130Cの配列方向に垂直な水平方向から見た側面図である。本変形例に係るアンテナ装置10Cは、以下の点を除いて、実施形態3に係るアンテナ装置10Cと同様である。
 図15に示すように、Y方向から見て、接続導体140Cの上端部から接続導体140CのZ方向の上端部及び下端部の間の中間部分にかけての接続導体140CのX方向の幅は、Z方向内の位置によらず略一定となっている。Y方向から見て、接続導体140Cの当該中間部分から接続導体140Cの下端部にかけての接続導体140CのX方向の幅は、導体板110CからZ方向に離れるにつれて減少している。Y方向から見て、接続導体140Cは、略対称形状となっている。接続導体140Cの下端部のX方向の略中央部と地板20Cの上面とは、はんだ付け、溶接、ねじ止め等の接合方法によって電気的に互いに接続されている。したがって、接続導体140Cの下端部のX方向の略中央部は、地板20Cに短絡した接地部となっている。
 実施形態3の第1の変形例においても、実施形態3と同様にして、接続導体140Cが設けられていない場合と比較して、アンテナ装置10Cを広周波数帯域で動作させることができる。
 図16は、実施例3.1及び比較例に係るアンテナ装置の電圧定在波比の周波数特性を示すグラフである。
 実施例3.1に係るアンテナ装置は、実施形態3の第1の変形例に係るアンテナ装置10Cの一例である。
 比較例に係るアンテナ装置は、給電導体120Cの下端部が給電されずに地板20Cに短絡して、接続導体140Cの下端部が地板20Cに短絡せずに給電されている点を除いて、実施例3.1に係るアンテナ装置と同様である。
 図16に示すように、比較例に係るアンテナ装置では、約1000MHz~約2800MHz及び約4000MHz~約5000MHzにおいて、VSWRが3より大きくなっている。これに対して、実施例3.1に係るアンテナ装置では、約800MHz~約5000MHzにおいて、VSWRが3以下となっている。よって、実施例3.1に係るアンテナ装置は、比較例に係るアンテナ装置よりも、広周波数帯域で動作させることができるといえる。
 実施例3.1に係るアンテナ装置が比較例に係るアンテナ装置よりも広周波数帯域で動作可能な理由は、以下のとおりであると理解される。
 比較例に係るアンテナ装置では、接続導体140Cの下端部が給電されて、給電導体120Cの下端部及び接地導体130Cの下端部が地板20Cに短絡している。よって、比較例に係るアンテナエレメント100Cの電気長は、最長でも、接続導体140Cの下端部から給電導体120Cの下端部までの電気長、又は接続導体140Cの下端部から接地導体130Cの下端部までの電気長となっている。これに対して、実施例3.1に係るアンテナ装置では、給電導体120Cの下端部が給電されて、接地導体130Cの下端部及び接続導体140Cの下端部が地板20Cに短絡している。よって、実施例3.1に係るアンテナエレメント100Cでは、給電導体120Cの下端部から接地導体130Cの下端部にかけて、比較例に係るアンテナエレメント100Cのいずれの電気長よりも長い電気長を形成することができる。よって、実施例3.1に係るアンテナ装置の動作可能な帯域は、給電導体120Cの下端部から接地導体130Cの下端部にかけての電気長によって、比較例に係るアンテナ装置の動作可能な帯域よりも、低周波数帯域に向けて広げることができる。
 上述した理由に関する説明より、アンテナ装置の動作可能な帯域として要求される帯域によっては、実施例3.1に係るアンテナエレメント100Cの寸法は、比較例に係るアンテナエレメント100Cの寸法よりも小さくすることができる。すなわち、給電導体120C及び接地導体130Cの間のX方向の距離が短くなるほど、給電導体120Cの下端部から接地導体130Cの下端部にかけてのアンテナエレメント100Cの電気長が短くなる。給電導体120Cの下端部から接地導体130Cの下端部にかけてのアンテナエレメント100Cの電気長が短くなるほど、アンテナ装置の動作可能な低周波数帯域の幅が狭まる。しかしながら、アンテナ装置の動作可能な低周波数帯域の狭まり幅が許容される限り、実施例3.1に係るアンテナエレメント100Cの寸法は、比較例に係るアンテナエレメント100Cの寸法よりも小さくすることができる。
 図17(a)及び図17(b)は、実施形態3の第2の変形例に係る車両用アンテナ装置10Cを給電導体120C及び接地導体130Cの配列方向に垂直な水平方向から見た側面図である。図17(a)及び図17(b)に示す例に係るアンテナ装置10Cは、以下の点を除いて、実施形態3に係るアンテナ装置10Cと同様である。
 図17(a)及び図17(b)に示す例係るアンテナエレメント100Cは、複数の接続導体140Cを有している。具体的には、図17(a)に示す例では、3つの接続導体140CがX方向に略同一間隔で並んでいる。3つの接続導体140Cのうちの中央の接続導体140Cは、X方向において給電導体120C及び接地導体130Cから略等しい距離に位置している。図17(b)に示す例では、2つの接続導体140CがX方向において給電導体120C及び接地導体130Cの間の領域の略中央部から反対側に略等しい距離離れて位置している。ただし、複数の接続導体140Cの数及び配置は、この例に限定されない。
 Y方向から見て、各接続導体140Cは、図17(a)に示すように、X方向に略平行な一対の短辺及びZ方向に略平行な一対の長辺を有する略長方形となっており、又は図17(b)に示すように、X方向に略平行な一対の辺及びZ方向に略平行な他の一対の辺を有する略正方形となっている。ただし、各接続導体140Cの形状は、この例に限定されない。
 実施形態3の第2の変形例においても、実施形態3と同様にして、複数の接続導体140Cが設けられていない場合と比較して、アンテナ装置10Cを広周波数帯域で動作させることができる。
 図18は、実施形態3の第3の変形例に係る車両用アンテナ装置10Cを給電導体120C及び接地導体130Cの配列方向に垂直な水平方向から見た側面図である。本変形例に係るアンテナ装置10Cは、以下の点を除いて、実施形態3に係るアンテナ装置10Cと同様である。
 Y方向から見て、本変形例に係るアンテナエレメント100Cの接続導体140Cは、非対称形状となっている。具体的には、Y方向から見て、接続導体140Cの下側の辺は、給電導体120Cが位置する側から接地導体130Cが位置する側に向かうにつれて上方に傾いている。接続導体140Cの下側の辺の給電導体120Cが位置する側の端部と地板20Cの上面とは、はんだ付け、溶接、ねじ止め等の接合方法によって電気的に互いに接続されている。したがって、接続導体140Cの下側の辺の給電導体120Cが位置する側の端部は、地板20Cに短絡した接地部となっている。接続導体140Cの形状は、この例に限定されない。例えば、Y方向から見て、接続導体140Cの下側の辺は、接地導体130Cが位置する側から給電導体120Cが位置する側に向かうにつれて上方に傾いていてもよい。
 実施形態3の第3の変形例においても、実施形態3と同様にして、接続導体140Cが設けられていない場合と比較して、アンテナ装置10Cを広周波数帯域で動作させることができる。
 図19(a)、図19(b)及び図19(c)は、実施形態3の第4の変形例に係る車両用アンテナ装置10Cを給電導体120C及び接地導体130Cの配列方向に垂直な水平方向から見た側面図である。本変形例に係るアンテナ装置10Cは、以下の点を除いて、実施形態3に係るアンテナ装置10Cと同様である。
 Y方向から見て、図19(a)及び図19(b)に示す例に係るアンテナエレメント100Cの接続導体140Cは、X方向に略平行な一対の短辺及びZ方向に略平行な一対の長辺を有する略長方形となっている。Y方向から見て、図19(c)に示す例に係るアンテナエレメント100Cの接続導体140Cは、X方向に略平行な一対の辺及びZ方向に略平行な他の一対の辺を有する略正方形となっている。ただし、各接続導体140Cの形状は、図19(a)、図19(b)及び図19(c)に示す例に限定されない。
 Y方向から見て、図19(a)に示す接続導体140Cは、X方向において、接地導体130Cよりも、給電導体120Cの近くに位置している。Y方向から見て、図19(b)に示す接続導体140Cは、X方向において給電導体120C及び接地導体130Cから略等しい距離に位置している。Y方向から見て、図19(c)に示す接続導体140Cは、X方向において、給電導体120Cよりも、接地導体130Cの近くに位置している。ただし、接続導体140Cの位置は、図19(a)、図19(b)及び図19(c)に示す例に限定されない。
 実施形態3の第4の変形例においても、実施形態3と同様にして、接続導体140Cが設けられていない場合と比較して、アンテナ装置10Cを広周波数帯域で動作させることができる。
 図20は、実施形態3の第5の変形例に係る車両用アンテナ装置10Cを接地導体130Cが位置する側から見た側面図である。図20において、X方向を示すX付き白丸は、X方向を指し示す矢印が紙面の奥側に向けられていることを示している。本変形例に係るアンテナ装置10Cは、以下の点を除いて、実施形態3に係るアンテナ装置10Cと同様である。
 X方向から見て、本変形例に係るアンテナエレメント100Cの接地導体130CのY方向の幅は、接地導体130Cの下端部を除いて、Z方向内の位置によらず略一定となっている。X方向から見て、接地導体130Cの上端部のY方向の幅は、導体板110Cの接地導体130Cが設けられている辺のY方向の長さ未満となっている。X方向から見て、接地導体130Cの下端部のY方向の幅は、導体板110CからZ方向に離れるにつれて連続的に減少している。
 図21は、実施例3.2及び実施例3.3に係るアンテナ装置の電圧定在波比の周波数特性を示すグラフである。
 実施例3.2に係るアンテナ装置は、実施形態3に係るアンテナ装置10Cの一例である。実施例3.2に係るアンテナ装置において、接地導体130Cの上端部のY方向の長さと、導体板110Cの接地導体130Cが設けられている辺のY方向の長さと、の各々は110mmである。
 実施例3.3に係るアンテナ装置は、実施形態3の第5の変形例に係るアンテナ装置10Cの一例である。実施例3.3に係るアンテナ装置は、接地導体130Cの上端部のY方向の長さが15mmである点を除いて、実施例3.2に係るアンテナ装置と同様である。
 図21に示すように、実施例3.2では、約800MHz~約5000MHzにおいて、VSWRが4以下となっている。これに対して、実施例3.3では、約750MHz~約5000MHzにおいて、VSWRが4以下となっている。よって、実施例3.3に係るアンテナ装置の動作可能な帯域は、実施例3.2に係るアンテナ装置の動作可能な帯域よりも、低周波数帯域において広くなっている。
 実施例3.3に係るアンテナ装置の動作可能な帯域が実施例3.2に係るアンテナ装置の動作可能な帯域よりも低周波数帯域において広くなっている理由は、以下のとおりであると理解される。
 実施例3.2においては、接地導体130Cの上端部のY方向の長さと、導体板110Cの接地導体130Cが設けられている辺のY方向の長さと、が等しくなっている。これに対して、実施例3.3においては、接地導体130Cの上端部のY方向の長さが、導体板110Cの接地導体130Cが設けられている辺のY方向の長さ未満となっている。よって、実施例3.3における給電導体120Cの下端部から接地導体130Cの下端部にかけての導体板110CのY方向の両端部を経由したアンテナエレメント100Cの電気長は、実施例3.2における給電導体120Cの下端部から接地導体130Cの下端部にかけての導体板110CのY方向の両端部を経由したアンテナエレメント100Cの電気長より長くすることができる。したがって、実施例3.3に係るアンテナ装置の動作可能な帯域は、実施例3.2に係るアンテナ装置の動作可能な帯域よりも、低周波数帯域に向けて広げることができる。
 図3を用いて説明した例と同様にして、実施例3.3に係るアンテナエレメント100C及び給電回路は、整合回路を介して互いに電気的に接続されていてもよい。整合回路が設けられている場合、整合回路が設けられていない場合と比較して、実施例3.3における699MHz~5000MHzVSWRをより良好にすることができる。
 図22は、実施形態3の第6の変形例に係る車両用アンテナ装置10Cを接地導体130Cが位置する側から見た側面図である。以下、車両用アンテナ装置10Cは、単に、アンテナ装置10Cともいう。本変形例に係るアンテナ装置10Cは、以下の点を除いて、実施形態3に係るアンテナ装置10Cと同様である。
 X方向から見て、本変形例に係るアンテナエレメント100Cの接地導体130Cのテーパ角度は、給電導体120Cのテーパ角度より小さくなっている。接地導体130Cのテーパ角度とは、X方向から見て接地導体130CのY方向の両辺のZ方向に対する両角度の和である。給電導体120Cのテーパ角度とは、X方向から見て給電導体120CのY方向の両辺のZ方向に対する両角度の和である。X方向から見て、接地導体130Cの上端部のY方向の幅は、導体板110Cの接地導体130Cが設けられている辺のY方向の長さ未満となっている。
 図23は、実施例3.2及び実施例3.4に係るアンテナ装置の電圧定在波比の周波数特性を示すグラフである。
 実施例3.2に係るアンテナ装置は、実施形態3に係るアンテナ装置10Cの一例である。実施例3.2に係るアンテナ装置において、接地導体130Cのテーパ角度は、150度である。
 実施例3.4に係るアンテナ装置は、実施形態3の第6の変形例に係るアンテナ装置10Cの一例である。実施例3.4に係るアンテナ装置は、接地導体130Cのテーパ角度が100度である点を除いて、実施例3.2に係るアンテナ装置と同様である。
 図23に示すように、実施例3.2では、約800MHz~約5000MHzにおいて、VSWRが4以下となっている。これに対して、実施例3.4では、約775MHz~約5000MHzにおいて、VSWRが4以下となっている。よって、実施例3.4に係るアンテナ装置の動作可能な帯域は、実施例3.2に係るアンテナ装置の動作可能な帯域よりも、低周波数帯域において広くなっている。
 実施例3.4に係るアンテナ装置の動作可能な帯域が実施例3.2に係るアンテナ装置の動作可能な帯域よりも低周波数帯域において広くなっている理由は、実施例3.3に係るアンテナ装置の動作可能な帯域が実施例3.2に係るアンテナ装置の動作可能な帯域よりも低周波数帯域において広くなっている理由と同様であると理解される。
 図24(a)、図24(b)、図24(c)、図24(d)、図24(e)及び図24(f)は、実施形態3の第7の変形例に係る給電導体120C又は接地導体130を給電導体120C及び接地導体130Cの配列方向に平行な水平方向から見た側面図である。
 図24(a)~図24(f)に示すように、給電導体120C及び接地導体130Cは、様々な形状にすることができる。例えば、図24(a)に示すように、給電導体120C及び接地導体130Cの少なくとも一方は、略逆二等辺三角形形状であってもよい。図24(a)に示す例において、給電導体120C及び接地導体130Cの少なくとも一方の幅は、地板20Cに近づくほど減少している。或いは、図24(b)に示すように、給電導体120C及び接地導体130Cの少なくとも一方は、略逆等脚台形形状であってもよい。図24(b)に示す例において、給電導体120C及び接地導体130Cの少なくとも一方の幅は、地板20Cに近づくほど減少している。或いは、図24(c)に示すように、給電導体120C及び接地導体130Cの少なくとも一方は、略五角形形状であってもよい。図24(c)に示す例において、給電導体120C及び接地導体130Cの少なくとも一方の上端部の幅は、地板20Cに垂直な方向内の位置にかかわらず略一定となっており、給電導体120C及び接地導体130Cの少なくとも一方の中央部から下端部にかけての幅は、地板20Cに近づくほど減少している。或いは、図24(d)に示すように、給電導体120C及び接地導体130Cの地板20Cが位置する側の外縁が略円弧形状であってもよい。或いは、図24(e)に示すように、給電導体120C及び接地導体130Cの少なくとも一方は、地板20Cが位置する側に斜辺を有する略直角三角形形状であってもよい。或いは、図24(f)に示すように、給電導体120C及び接地導体130Cの少なくとも一方は、略長方形形状であってもよい。ただし、給電導体120C及び接地導体130Cの形状は、図24(a)~図24(f)に示す例に限定されない。
 給電導体120Cは、給電導体120Cの下端部を基準として自己相似形状又はそれに準じた形状を有していることが好ましい。しかしながら、給電導体120Cは、自己相似形状又はそれに準じた形状と異なる形状を有していてもよい。
 実施形態3の第7の変形例においても、実施形態3と同様にして、接続導体140Cが設けられていない場合と比較して、アンテナ装置10Cを広周波数帯域で動作させることができる。
 図25は、実施形態4に係る車両用アンテナ装置10Dの斜視図である。以下、車両用アンテナ装置10Dは、単に、アンテナ装置10Dともいう。実施形態4に係るアンテナ装置10Dは、以下の点を除いて、実施形態2に係るアンテナ装置10Bと同様である。
 実施形態4に係るアンテナ装置10Dは、実施形態2に係る2つのアンテナエレメント100Bを備えている。2つのアンテナエレメント100Bは、各アンテナエレメント100Bの給電導体120B及び接地導体130BがX方向に配列された状態で、Y方向に配列されている。Y方向に配列された2つのアンテナエレメント100Bは、互いに所定距離102D離間して配置されている。所定距離102Dは、隣り合うアンテナエレメント100Bの導体板110Bの互いに対向する辺の最短距離を示す。この場合、各アンテナエレメント100Bの給電導体120B及び接地導体130BがY方向に配列された状態で2つのアンテナエレメント100BがY方向に配列されている場合と比較して、2つのアンテナエレメント100Bのアイソレーションを確保しやすくすることができる。ただし、2つのアンテナエレメント100Bは、各アンテナエレメント100Bの給電導体120B及び接地導体130BがY方向に配列された状態で、Y方向に配列されていてもよい。
 2つのアンテナエレメント100Bは、Y方向において略同一の向きに配置されている。具体的には、2つのアンテナエレメント100Bの一方の給電導体120B及び2つのアンテナエレメント100Bの他方の給電導体120Bは、2つのアンテナエレメント100BのX方向の同じ側に配置されている。2つのアンテナエレメント100Bの一方の接地導体130B及び2つのアンテナエレメント100Bの他方の接地導体130Bは、2つのアンテナエレメント100BのX方向の同じ側に配置されている。
 実施形態4に係る2つのアンテナエレメント100Bは、MIMO(Multiple Input Multiple Output)アンテナとして動作することができる。実施形態4では、所定距離102DのY方向の長さを適当な長さに調整することで、2つのアンテナエレメント100Bのアイソレーションを確保することができる。
 アンテナ装置10Dは、所定方向に配列された3つ以上のアンテナエレメントを備えていてもよい。アンテナ装置10Dに設けられる少なくとも1つのアンテナエレメントの構造は、アンテナ装置10Dに設けられる他の少なくとも1つのアンテナエレメントの構造と異なっていてもよい。例えば、アンテナ装置10Dは、実施形態1に係る少なくとも1つのアンテナエレメント100Aと、実施形態2に係る少なくとも1つのアンテナエレメント100Bと、を備えていてもよい。
 図26は、実施形態4に係るアンテナ装置10Dの整合回路210Dの構成例を示す図である。
 アンテナ装置10Dは、給電回路200D及び整合回路210Dを備えている。図26に示すアンテナエレメント100Bは、図25に示した2つのアンテナエレメント100Bの一方に対応している。すなわち、図25に示した2つのアンテナエレメント100Bの他方の整合回路の構成例も、図26に示す構成例と同様となっている。
 アンテナエレメント100B及び給電回路200Dは、整合回路210Dを介して電気的に互いに接続されている。整合回路210Dは、キャパシタ212D及び第1インダクタ214D及び第2インダクタ216Dを有している。キャパシタ212Dは、電気的経路において、アンテナエレメント100B及び給電回路200Dの間に位置している。第1インダクタ214Dは、電気的経路におけるアンテナエレメント100B及びキャパシタ212Dの間の部分に電気的に接続されている。第2インダクタ216Dは、電気的経路における給電回路200D及びキャパシタ212Dの間の部分に電気的に接続されている。
 図27は、実施例4に係るアンテナ装置のアイソレーションの周波数特性を示すグラフである。図27に示すグラフの横軸は、周波数(単位:GHz)を示し、縦軸は、アイソレーション(単位:dB)を示している。
 実施例4に係るアンテナ装置は、実施形態4に係るアンテナ装置10Dの一例である。具体的には、各アンテナエレメント100Bの導体板110BのX方向の長さ及びY方向の長さは、それぞれ、78mm及び112mmである。各アンテナエレメント100Bのスロット112BのX方向の長さ及びY方向の長さは、それぞれ、50mm及び32mmである。各アンテナエレメント100Bの給電導体120B及び接地導体130Bの各々のZ方向の高さは、22.5mmである。各アンテナエレメント100Bの給電導体120Bの下端部及び接地導体130Bの下端部の各々のY方向の幅は、1.5mmである。各アンテナエレメント100Bの接続導体140BのX方向の幅は、50mmである。2つのアンテナエレメント100Bの間の所定距離102DのY方向の長さは30mmである。所定距離102DのY方向の長さ30mmは、各アンテナエレメント100Bの動作周波数帯における最も低い周波数600MHzの波長の約0.06倍、例えば0.05倍以上0.07倍以下である。各アンテナエレメント100Bの動作周波数帯とは、各アンテナエレメント100Bが対応する周波数帯である。実施例4の地板20Bとしては、X方向に平行な1mの辺及びY方向に平行な1mの辺を有する正方形の金属板を使用している。
 図27に示すように、実施例4では、0.6GHz~6GHzのほぼ全帯域におけるアイソレーションが-10dB以下となっている。よって、所望の周波数帯域において-10dB以下のアイソレーションを確保することができる。したがって、2つのアンテナエレメント100Bの所定距離102DのY方向の長さを適当な長さに調整することで、2つのアンテナエレメント100Bのアイソレーションを確保することができるといえる。
 図28は、実施形態5に係る車両用アンテナ装置10Eの斜視図である。以下、車両用アンテナ装置10Eは、単に、アンテナ装置10Eともいう。実施形態5に係るアンテナ装置10Eは、以下の点を除いて、実施形態4に係るアンテナ装置10Dと同様である。
 実施形態5に係るアンテナ装置10Eは、実施形態2に係る2つのアンテナエレメント100Bを備えている。2つのアンテナエレメント100Bは、各アンテナエレメント100Bの給電導体120B及び接地導体130BがX方向に配列された状態で、Y方向に配列されている。各アンテナエレメント100Bの導体板110Bは、Y方向に配列された2つのアンテナエレメント100Bの間で所定距離102Eを介して互いに対向する2辺を有している。
 2つのアンテナエレメント100Bは、Y方向において互いに逆向きに配置されている。具体的には、2つのアンテナエレメント100Bの一方の給電導体120B及び2つのアンテナエレメント100Bの他方の給電導体120Bは、2つのアンテナエレメント100BのX方向の互いに反対側に配置されている。2つのアンテナエレメント100Bの一方の接地導体130B及び2つのアンテナエレメント100Bの他方の接地導体130Bは、2つのアンテナエレメント100BのX方向の互いに反対側に配置されている。
 実施形態5に係る2つのアンテナエレメント100Bも、MIMOアンテナとして動作することができる。実施形態5でも、所定距離102EのY方向の長さを適当な長さに調整することで、2つのアンテナエレメント100Bのアイソレーションを確保することができる。
 図29は、実施例5に係るアンテナ装置のアイソレーションの周波数特性を示すグラフである。
 実施例5に係るアンテナ装置は、実施形態5に係るアンテナ装置10Eの一例である。具体的には、各アンテナエレメント100Bの導体板110BのX方向の長さ及びY方向の長さは、それぞれ、78mm及び112mmである。各アンテナエレメント100Bのスロット112BのX方向の長さ及びY方向の長さは、それぞれ、50mm及び32mmである。各アンテナエレメント100Bの給電導体120B及び接地導体130Bの各々のZ方向の高さは、22.5mmである。各アンテナエレメント100Bの給電導体120Bの下端部及び接地導体130Bの下端部の各々のY方向の幅は、1.5mmである。各アンテナエレメント100Bの接続導体140BのX方向の幅は、50mmである。2つのアンテナエレメント100Bの所定距離102EのY方向の長さは30mmである。所定距離102EのY方向の長さ30mmは、各アンテナエレメント100Bの動作周波数帯における最も低い周波数600MHzの波長の約0.06倍、例えば0.05倍以上0.07倍以下である。実施例5の地板20Bとしては、X方向に平行な1mの辺及びY方向に平行な1mの辺を有する正方形の金属板を使用している。
 図29に示すように、実施例5では、0.6GHz~6GHzのほぼ全帯域におけるアイソレーションが-10dB以下となっている。よって、所望の周波数帯域において-10dB以下のアイソレーションを確保することができる。したがって、2つのアンテナエレメント100Bの所定距離102EのY方向の長さを適当な長さに調整することで、2つのアンテナエレメント100Bのアイソレーションを確保することができる。
 図27に示す結果及び図29に示す結果より、隣り合う2つのアンテナエレメント100Bの間の隙間の長さを適当な長さに調整することで、各アンテナエレメント100Bの向きにかかわらず、2つのアンテナエレメント100Bのアイソレーションを確保することができるといえる。
 以上、図面を参照して本発明の実施形態、変形例及び実施例について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
 各実施形態及び各変形例では、車両の金属ルーフに取り付けられるアンテナ装置を説明した。しかし、アンテナ装置は、金属ルーフ以外の車両の部位に設置されてもよい。例えば、アンテナ装置は、車両の車室内のいずれかの部位、スポイラ又はバンパに設置されてもよい。また、アンテナ装置は、車載用以外のアンテナ装置であってもよく、例えば、建機、農機、ロボット、ドローンのような車載用以外の移動体に設置されるアンテナ装置(移動体用アンテナ装置)であってもよい。
 各実施形態及び各変形例では、アンテナエレメントは、TELアンテナとして動作可能として説明した。しかし、アンテナエレメントは、TELアンテナと異なるアンテナとして動作してもよい。例えば、アンテナエレメントは、テレマティクス用のアンテナや移動体通信用のアンテナ等、直線偏波の送信及び受信の少なくとも一方が可能なアンテナエレメントであってもよい。アンテナエレメントの用途としては、例えば、ITS(Intelligent Transport Systems)、DTV(Digital TeleVision)、V2X(Vehicle-to-everything)、MIMO、Wi-Fi(登録商標)、Bluetooth(登録商標)、キーレスエントリ、スマートエントリ等が挙げられる。
 本明細書によれば、以下の態様の車両用アンテナ装置が提供される。
(態様1)
 態様1では、車両用アンテナ装置が、地板と、前記地板の上面側に配置されるアンテナエレメントと、を備え、前記アンテナエレメントは、前記地板に対向する導体板と、前記導体板の一方側の部分から前記地板に向けて延在する給電導体と、前記導体板の前記一方側の反対側の部分から前記地板に向けて延在する接地導体と、前記給電導体及び前記接地導体の間に位置して前記地板及び前記導体板に電気的に接続された接続導体と、を有する。
 上述の態様によれば、接続導体が設けられていない場合と比較して、低周波数帯域におけるVSWRを低減させることができる。したがって、接続導体が設けられていない場合と比較して、車両用アンテナ装置を広周波数帯域で動作させることができる。
(態様2)
 態様2では、前記接続導体が前記導体板に対して折り曲げられている。
 上述の態様によれば、導体板及び接続導体を溶接によって互いに接合する場合と比較して、車両用アンテナ装置の製造を容易にすることができる。
(態様3)
 態様3では、前記給電導体及び前記接地導体の少なくとも一方の、少なくとも一部分の幅が、前記導体板から離れるにつれて減少している。
 上述の態様によれば、給電導体の幅が略一定である場合や接地導体の幅が略一定である場合と比較して、高周波数帯域におけるVSWRを低減しやすくすることができる。
(態様4)
 態様4では、前記接地導体の少なくとも一部分の幅の長さが前記導体板の前記反対側の部分の長さより短くなっている。
 上述の態様によれば、接地導体の少なくとも一部分の幅が導体板から離れるにつれて減少する場合とほぼ同様のVSWRの周波数特性を実現することができる。
(態様5)
 態様5では、前記給電導体及び前記接地導体の少なくとも一方が前記導体板に対して折り曲げられている。
 上述の態様によれば、導体板及び給電導体を溶接によって互いに接合する場合や、導体板及び接地導体を溶接によって互いに接合する場合と比較して、車両用アンテナ装置の製造を容易にすることができる。
(態様6)
 態様6では、前記アンテナエレメントを複数有し、前記複数のアンテナエレメントが所定方向に配列されている。
 上述の態様によれば、複数のアンテナエレメントがMIMOアンテナとして動作することができる。
(態様7)
 態様7では、前記複数のアンテナエレメントのうち、隣り合うアンテナエレメントの導体板の互いに対向する辺の最短距離は、当該複数のアンテナエレメントが対応する周波数帯のうち、最も低い周波数の波長の0.05倍以上である。
 上述の態様によれば、隣り合うアンテナエレメントの導体板の互いに対向する辺の最短距離を、当該複数のアンテナエレメントが対応する周波数帯のうち、最も低い周波数の波長の0.05倍以上の適当な長さに調整することで、複数のアンテナエレメントのアイソレーションを確保することができる。
(態様8)
 態様8では、前記導体板は、少なくとも一部分が切り欠かれている。
 上述の態様によれば、アンテナエレメントを1枚の板金から構成することができる。
(態様9)
 態様9では、前記導体板は、多角形状であり、前記給電導体は、前記多角形状を形成する辺のうちの前記一方側から延在し、前記接地導体は、前記辺のうち前記一方側とは反対側から延在し、前記給電導体及び前記接地導体の少なくとも一方における下端部の幅の長さは、当該少なくとも一方が接続される前記辺の長さの50%以下である。
 給電導体及び接地導体の少なくとも一方において、それぞれの地板に対向する側の端部の長さが短くなるほど、所定の周波数帯域におけるVSWRが小さくなる傾向がある。上述の態様によれば、所定の周波数帯域におけるVSWRを小さくすることができる。
(態様11)
 態様11では、前記接続導体は、複数配置されている。
 上述の態様によれば、複数の接続導体が配置されていたとしても、接続導体が設けられていない場合と比較して、車両用アンテナ装置を広周波数帯域で動作させることができる。
 この出願は、2022年9月28日に出願された日本出願特願2022-154708号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
10A,10A1,10B,10B1,10B2,10C,10D,10E 車両用アンテナ装置
20A,20B,20C 地板
100A,100A1,100B,100B1,100B2,100C アンテナエレメント
102D,102E 所定距離
110A,110B,110B1,110B2,110C 導体板
112B,112B2,112C スロット
112B1 スリット
120A,120B,120B2,120C 給電導体
122A 突起
130A,130B,130B2,130C 接地導体
140A,140B,140B2,140C 接続導体
150A 基板
200A,200D 給電回路
210A,210D 整合回路

Claims (10)

  1.  地板と、
     前記地板の上面側に配置されるアンテナエレメントと、を備え、
     前記アンテナエレメントは、
     前記地板に対向する導体板と、
     前記導体板の一方側の部分から前記地板に向けて延在する給電導体と、
     前記導体板の前記一方側の反対側の部分から前記地板に向けて延在する接地導体と、
     前記給電導体及び前記接地導体の間に位置して前記地板及び前記導体板に電気的に接続された接続導体と、を有する、車両用アンテナ装置。
  2.  前記接続導体が前記導体板に対して折り曲げられている、請求項1に記載の車両用アンテナ装置。
  3.  前記給電導体及び前記接地導体の少なくとも一方の、少なくとも一部分の幅が前記導体板から離れるにつれて減少している、請求項1又は2に記載の車両用アンテナ装置。
  4.  前記接地導体の少なくとも一部分の幅の長さが前記導体板の前記反対側の部分の長さより短い、請求項1又は2に記載の車両用アンテナ装置。
  5.  前記給電導体及び前記接地導体の少なくとも一方が前記導体板に対して折り曲げられている、請求項1又は2に記載の車両用アンテナ装置。
  6.  前記アンテナエレメントを複数有し、
     前記複数のアンテナエレメントが所定方向に配列されている、請求項1又は2に記載の車両用アンテナ装置。
  7.  前記複数のアンテナエレメントのうち、隣り合うアンテナエレメントの導体板の互いに対向する辺の最短距離は、当該複数のアンテナエレメントが対応する周波数帯のうち、最も低い周波数の波長の0.05倍以上である、請求項6に記載の車両用アンテナ装置。
  8.  前記導体板は、少なくとも一部分が切り欠かれている、請求項1又は2に記載の車両用アンテナ装置。
  9.  前記導体板は、多角形状であり、
     前記給電導体は、前記多角形状を形成する辺のうちの前記一方側から延在し、
     前記接地導体は、前記辺のうち前記一方側とは反対側から延在し、
     前記給電導体及び前記接地導体の少なくとも一方における下端部の幅の長さは、当該少なくとも一方が接続される前記辺の長さの50%以下である、請求項1又は2に記載の車両用アンテナ装置。
  10.  前記接続導体は、複数配置されている、請求項1又は2に記載の車両用アンテナ装置。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0779113A (ja) * 1993-09-06 1995-03-20 Tohoku Pioneer Kk アンテナ
JP2005039754A (ja) * 2003-06-26 2005-02-10 Alps Electric Co Ltd アンテナ装置
JP2020010135A (ja) * 2018-07-05 2020-01-16 株式会社Soken アンテナ装置

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