JP2004228984A

JP2004228984A - アンテナ装置

Info

Publication number: JP2004228984A
Application number: JP2003015006A
Authority: JP
Inventors: Genshu To; 元珠竇
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2003-01-23
Filing date: 2003-01-23
Publication date: 2004-08-12
Also published as: US7106253B2; EP1441415A1; US20040150566A1

Abstract

【課題】低背化が促進しやすい高性能なシングルバンド対応あるいはデュアルバンド対応のアンテナ装置を提供すること。
【解決手段】接地導体板１１上に立設された誘電体基板１２の表面に、左右対称に配置されて下端部どうしを連結部１５にて連結したメアンダ形状の第１の放射導体１３および第２の放射導体１４と、両放射導体１３，１４の間でその対称軸に沿って直線状に延びる第３の放射導体１８とを設けると共に、誘電体基板１２上に接地導体板１１に対して略平行な容量性導体１７を設置し、この容量性導体１７に各放射導体１３，１４，１８の上端部を接続する。第１および第２の放射導体１３，１４は、第１の周波数ｆ１の高周波電力が連結部１５に供給されると共振するように設定されており、第３の放射導体１８は、ｆ_１よりも高周波な第２の周波数ｆ_２が連結部１５に供給されると共振するように設定されている。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車載用通信機等に組み込んで好適なアンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、車載用通信機等に内蔵することが可能な高さ寸法を抑えた小型アンテナとして、図５に示すようにメアンダ形状の放射導体を基板表面にパターニングしてなるアンテナ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図５に示すアンテナ装置１は、誘電体基板２の表面に銅箔等からなるメアンダ形状の放射導体３を設けて、この誘電体基板２を接地導体板４上に立設すると共に、放射導体３の下端部に同軸ケ−ブル等の給電線を介して所定の高周波電力を供給するという構成になっている。このように放射導体３が蛇行したメアンダ形状に形成してあると、直線状に延出形成した放射導体に比べて、同じ電気長で高さ寸法を大幅に低減することができるので、アンテナ全体の低背化に有利である。
【０００４】
また、従来より、２種類の周波数帯域（バンド）の信号波の送信や受信が可能な小型アンテナとして、図６に示すように、ピッチが異なる２種類のメアンダラインを連結してなる放射導体を基板表面に設けたアンテナ装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
図６に示すデュアルバンド対応のアンテナ装置５は、接地導体板６上に立設された誘電体基板７の表面に銅箔等からなる放射導体８がパターニングされており、この放射導体８が、比較的広いピッチで給電点に近い側からメアンダ形状に延出形成された第１の放射導体部８ａと、比較的狭いピッチで第１の放射導体部８ａの先端からメアンダ形状に延出形成された第２の放射導体部８ｂとを連結した構成になっている。それゆえ、放射導体８の給電点に同軸ケ−ブル等の給電線を介して第１の高周波電力を供給することにより、第１の放射導体部８ａから第２の放射導体部８ｂへと至る放射導体８の全体を第１の周波数ｆ_１に共振させることができると共に、該給電点に第２の高周波電力を供給することにより、第１の放射導体部８ａだけを第１の周波数ｆ_１よりも高周波な第２の周波数ｆ_２に共振させることができる。つまり、狭ピッチのメアンダライン（第２の放射導体部８ｂ）には周波数の高い高周波電流が流れにくいため、第２の周波数ｆ_２に対しては第１の放射導体部８ａだけを放射素子として動作させることが可能となる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−３４９５３２号公報（第３−４頁、図１）
【０００７】
【特許文献２】
特開２００１−６８９１７号公報（第３−４頁、図１）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のアンテナ装置１やアンテナ装置５においては、放射導体３，８のメアンダピッチ（蛇行部の間隔）を過度に狭くすると高次モードが発生しやすくなってしまうので、低背化を促進するためには放射導体３，８をより細い帯状に形成するという手法が考えられる。しかしながら、放射導体３，８が細すぎると利得が低下して共振周波数帯域も狭くなってしまうので、結局、この種のアンテナ装置１，５では十分な利得と帯域幅を確保したまま低背化を促進することが困難であった。
【０００９】
特に、デュアルバンド対応のアンテナ装置５の場合、メアンダピッチが異なる２種類の放射導体部８ａ，８ｂが直列に連結されているため、必然的に放射導体８が長寸になってしまい、アンテナ全体の低背化を促進しにくいという問題があった。
【００１０】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、低背化が促進しやすい高性能なアンテナ装置を提供することにある。また、本発明の第２の目的は、低背化が促進しやすい高性能なデュアルバンド対応のアンテナ装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述した第１の目的を達成するため、本発明のアンテナ装置は、平坦な接地導体上に立設された誘電体基板と、該誘電体基板の表面に設けられたメアンダ形状の導体パターンからなり、左右対称に配置されて下端部どうしを連結部にて連結した第１の放射導体および第２の放射導体と、前記誘電体基板上に前記接地導体に対して略平行に配置され、前記第１および第２の放射導体の上端部が接続された容量性導体とを備え、前記連結部に高周波電力を供給して前記第１および第２の放射導体を共振させる構成とした。
【００１２】
このように構成されたアンテナ装置では、左右対称に配置された第１および第２の放射導体が同じように共振するため、利得が大幅に高まり共振周波数帯域も広くなる。それゆえ、第１および第２の放射導体を若干細いメアンダ形状に形成して低背化を図りつつ、利得の低下や狭帯域化を回避することができる。また、第１および第２の放射導体の共振時に、容量性導体が共振周波数を下げる短縮コンデンサとして機能するため、所定の周波数に共振させるうえで必要な両放射導体の電気長は短縮され、この点でも低背化に有利である。したがって、所望の利得や帯域幅を確保した高性能のアンテナ装置の高さ寸法を、無理なく低減することができる。
【００１３】
また、上述した第２の目的を達成するため、本発明のアンテナ装置は、誘電体基板の表面で前記第１および第２の放射導体に挟まれた領域に、これら両放射導体の対称軸に沿って直線状に延びる第３の放射導体を設けると共に、該第３の放射導体と前記連結部とを容量結合させ、前記連結部に前記高周波電力よりも周波数の高い高周波電力を供給して前記第３の放射導体を共振させる構成とした。
【００１４】
このように構成されたアンテナ装置において、メアンダ形状の第１および第２の放射導体は、供給される高周波電力の周波数が高くなるほどインダクティブなリアクタンスが増大して電流が流れにくくなり、逆に第３の放射導体は、前記連結部と容量結合されているため周波数が低くなるほど電流が流れにくくなる。それゆえ、相対的に低い周波数の高周波電力が供給されたときにはメアンダ形状の第１および第２の放射導体を共振させ、相対的に高い周波数の高周波電力が供給されたときには第３の放射導体を共振させることができる。また、この第３の放射導体は、第１および第２の放射導体によって生じる電界が互いに打ち消しあう領域に配置されているため、第３の放射導体を共振させたときに第１および第２の放射導体が悪影響を及ぼす恐れはない。したがって、低背化を促進しつつ高低２種類の周波数に共振可能な高性能のデュアルバンドアンテナを実現できる。かかる構成において、第３の放射導体の上端部を前記容量性導体に接続しておけば、所定の周波数に共振させるうえで必要な第３の放射導体の電気長も短縮されるため低背化に有利である。
【００１５】
なお、前記誘電体基板上に前記接地導体に対して略平行な配置で第２の誘電体基板を設置し、該第２の誘電体基板の表面に設けた導体層を前記容量性導体となしてもよいし、あるいは、第２の誘電体基板を省略し、前記誘電体基板上に設置した金属導体板を容量性導体となしてもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明すると、図１は本発明の実施形態例に係るシングルバンド対応のアンテナ装置の斜視図、図２は該アンテナ装置の側面図である。
【００１７】
これらの図に示すアンテナ装置１０において、接地導体板１１上に立設された誘電体基板１２の表面には、銅箔等からなるメアンダ形状の第１の放射導体１３および第２の放射導体１４が左右対称の配置で設けられており、両放射導体１３，１４の下端部どうしは連結部１５にて連結されている。この連結部１５には同軸ケ−ブル等の図示せぬ給電線が接続されており、該給電線を介して所定の高周波電力が第１および第２の放射導体１３，１４の下端部に供給されるようになっている。また、誘電体基板１２上には、接地導体１１に対して平行な配置で誘電体小基板１６が載置固定されている。誘電体小基板１６の表面にはほぼ全面に銅箔等からなる容量性導体１７が設けられており、この容量性導体１７は例えばスルーホールを介して第１および第２の放射導体１３，１４の上端部と接続されている。
【００１８】
このように構成されたアンテナ装置１０では、所定の高周波電力が第１および第２の放射導体１３，１４の下端部（連結部１５）に供給されると、左右対称な位置関係にある両放射導体１３，１４は同じように共振するため、いずれか一方の放射導体１３（または１４）だけを有するアンテナに比べて利得が約２倍に高まり、共振周波数帯域も広くなる。それゆえ、低背化を図るために第１および第２の放射導体１３，１４を若干細いメアンダ形状に形成したとしても、高利得で帯域幅も狭くならない良好なアンテナ性能が期待できる。また、このアンテナ装置１０では、第１および第２の放射導体１３，１４の上端部に接続された容量性導体１７が共振周波数を下げる短縮コンデンサとして機能するため、所定の周波数に共振させるうえで必要な両放射導体１３，１４の電気長が短縮されており、この点でも低背化に有利である。したがって、このアンテナ装置１０は所望の利得や帯域幅を確保しつつ、その高さ寸法を無理なく低減することができる。
【００１９】
図３は本発明の他の実施形態例に係るデュアルバンド対応のアンテナ装置の斜視図、図４は該アンテナ装置の正面図であり、図１，２に対応する部分には同一符号を付してある。
【００２０】
図３，４に示すアンテナ装置２０は、接地導体板１１上に立設された誘電体基板１２の表面で第１および第２の放射導体１３，１４に挟まれた領域に、両放射導体１３，１４の対称軸に沿って直線状に延びる第３の放射導体１８を設け、この第３の放射導体１８を第１および第２の放射導体１３，１４の連結部１５と容量結合させた点が、前記実施形態例と大きく異なっている。また、このアンテナ装置２０では、誘電体基板１２上に金属導体板からなる容量性導体１９を載置固定し、この容量性導体１９に各放射導体１３，１４および１８の上端部を接続する構成にしてあるため、前記誘電体小基板１６は省略されている。
【００２１】
かかるアンテナ装置２０において、メアンダ形状の第１および第２の放射導体１３，１４は前記実施形態例と同様に、所定（第１の周波数ｆ_１）の高周波電力が連結部１５に供給されると共振するように設定されており、この共振時に容量性導体１９は短縮コンデンサとして機能する。また、接地導体板１１に対して垂直に延びる第３の放射導体１８は、第１の周波数ｆ_１よりも高周波な第２の周波数ｆ_２が連結部１５に供給されると共振するように設定されており、この共振時にも容量性導体１９は短縮コンデンサとして機能する。
【００２２】
すなわち、メアンダ形状の第１および第２の放射導体１３，１４は、供給される高周波電力の周波数が高くなるほどインダクティブなリアクタンスが増大して電流が流れにくくなり、逆に第３の放射導体１８は、連結部１５と容量結合されているため周波数が低くなるほど電流が流れにくくなる。それゆえ、上述したように相対的に低い周波数ｆ_１の高周波電力が供給されたときにはメアンダ形状の第１および第２の放射導体１３，１４を共振させ、相対的に高い周波数ｆ_２の高周波電力が供給されたときには第３の放射導体１８をモノポールアンテナのように共振させることができ、デュアルバンド対応のアンテナが得られる。なお、いずれの周波数ｆ_１，ｆ_２で共振する場合にも容量性導体１９が短縮コンデンサとして機能するため、このアンテナ装置２０は低背化が図りやすくなっている。
【００２３】
また、このアンテナ装置２０において、第３の放射導体１８が位置する領域は、第１および第２の放射導体１３，１４によって生じる電界が互いに打ち消しあう領域なので、第３の放射導体１８を共振させたときに第１および第２の放射導体１３，１４が悪影響を及ぼす恐れはない。つまり、周波数ｆ_２の高周波電力が供給されたときに高周波電流は主に第３の放射導体１８へと流れるが、ある程度は第１および第２の放射導体１３，１４へも流れるので、第３の放射導体１８の共振時には第１および第２の放射導体１３，１４から不所望な電界が発生してしまうが、これら不所望な電界は第３の放射導体１８の近傍では打ち消しあってしまうため、第３の放射導体１８の共振時に得られる放射パターンには第１および第２の放射導体１３，１４の影響は現れない。
【００２４】
このようにアンテナ装置２０は、高低いずれの周波数に共振させる場合でも良好なアンテナ特性が期待でき、かつ、高さ寸法を無理なく低減することができるため、車載用通信機等に好適な実用性の高いデュアルバンドアンテナとして使用できる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【００２６】
左右対称に配置された第１および第２の放射導体が同じように共振するため、両放射導体を若干細いメアンダ形状に形成して低背化を図りつつ、利得の低下や狭帯域化を回避することができる。また、これら両放射導体の共振時に容量性導体が共振周波数を下げる短縮コンデンサとして機能するため、この点でも低背化に有利である。したがって、所望の利得や帯域幅を確保した高性能のアンテナ装置の高さ寸法を無理なく低減することができる。
【００２７】
また、誘電体基板の表面で第１および第２の放射導体に挟まれた領域に、これら両放射導体の対称軸に沿って直線状に延び、かつ両放射導体の下端部と容量結合させた第３の放射導体を設けたアンテナ装置においては、相対的に低い周波数の高周波電力が供給されたときにはメアンダ形状の第１および第２の放射導体を共振させ、相対的に高い周波数の高周波電力が供給されたときには第３の放射導体を共振させることができる。したがって、低背化を促進しつつ高低２種類の周波数に共振可能な高性能のデュアルバンドアンテナが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態例に係るアンテナ装置の斜視図である。
【図２】図１に示すアンテナ装置の側面図である。
【図３】本発明の他の実施形態例に係るアンテナ装置の斜視図である。
【図４】図３に示すアンテナ装置の正面図である。
【図５】従来例を示す説明図である。
【図６】他の従来例を示す説明図である。
【符号の説明】
１０，２０アンテナ装置
１１接地導体板
１２誘電体基板
１３第１の放射導体
１４第２の放射導体
１５連結部
１６誘電体小基板（第２の誘電体基板）
１７，１９容量性導体
１８第３の放射導体

Claims

平坦な接地導体上に立設された誘電体基板と、該誘電体基板の表面に設けられたメアンダ形状の導体パターンからなり、左右対称に配置されて下端部どうしを連結部にて連結した第１の放射導体および第２の放射導体と、前記誘電体基板上に前記接地導体に対して略平行に配置され、前記第１および第２の放射導体の上端部が接続された容量性導体とを備え、前記連結部に高周波電力を供給して前記第１および第２の放射導体を共振させる構成としたことを特徴とするアンテナ装置。
請求項１の記載において、前記誘電体基板の表面で前記第１および第２の放射導体に挟まれた領域に、これら両放射導体の対称軸に沿って直線状に延びる第３の放射導体を設けると共に、該第３の放射導体と前記連結部とを容量結合させ、前記連結部に前記高周波電力よりも周波数の高い高周波電力を供給して前記第３の放射導体を共振させる構成としたことを特徴とするアンテナ装置。
請求項２の記載において、前記第３の放射導体の上端部を前記容量性導体に接続したことを特徴とするアンテナ装置。
請求項１〜３いずれかの記載において、前記誘電体基板上に前記接地導体に対して略平行な配置で第２の誘電体基板を設置し、該第２の誘電体基板の表面に導体層を設けて前記容量性導体となしたことを特徴とするアンテナ装置。
請求項１〜３いずれかの記載において、前記容量性導体が金属導体板からなることを特徴とするアンテナ装置。