JP2016208383A - 複合アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アンテナエレメントの配置を工夫してアイソレーションを確保することで小型化が可能な複合アンテナ装置を提供する。
【解決手段】複数の周波数帯の信号を受信可能な複合アンテナ装置は、ベース部１０と、第１周波数帯用エレメント２０と、第２周波数帯用エレメント３０とからなる。第１周波数帯用エレメント２０は、複合アンテナ装置の正面から見て垂直方向且つ側面から見て斜め方向に配置される。第２周波数帯用エレメント３０は、複合アンテナ装置の正面から見て垂直方向且つ側面から見て斜め方向に配置される。そして、第１周波数帯用エレメント２０と第２周波数帯用エレメント３０が、第１給電部２１と第２給電部３１からＶ字に広がるように配置されると共に、第２周波数帯用エレメント３０が途中で屈曲され、屈曲位置から所定の長さまで延在する開放端側部分３２を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は複合アンテナ装置に関し、特に、複数の周波数帯の信号を受信可能な複合アンテナ装置に関する。

従来から、複数の周波数帯の信号を受信可能な複合アンテナは存在する。複合アンテナは、アンテナエレメントを配置するスペースに特に問題がなければある程度自由に設計可能であるが、例えば車両に搭載可能な低背型アンテナ場合、高さ制限やケース内の小さいスペースに収めなければいけない等、種々の制限があり、十分なアンテナ性能を得るのは難しかった。近年の車両には安全性や快適性を求め様々な情報機器の搭載が進められている。それに伴い、種々の周波数帯の信号を用いる必要があり、各周波数帯に適したアンテナエレメントを設ける必要がある。しかしながら、低背型のアンテナのケース内のスペースが小さい場合等では、各アンテナエレメントは近づけて配置せざるを得ず、互いにアンテナエレメント同士が影響し合って、特にＡＭ周波数帯では良好なアンテナ特性を得られないという問題点があった。

このような問題を解決するために、特許文献１に開示の技術では、ＡＭ／ＦＭアンテナの第１アンテナエレメントの性能が単体時に比べて低下してしまうのを軽減するため、第１アンテナエレメント先端にトップ容量部を設けてアンテナ容量を稼ぎ、性能低下を抑えている。また、コイル部を用いて第１アンテナエレメントとＢａｎｄ−ＩＩＩ／Ｌ−Ｂａｎｄの第２アンテナエレメントとを電気的に遮断すると共に、ＦＭ周波数帯ではトップ容量部と第１アンテナエレメントとコイル部が共振アンテナとして、ＡＭ周波数帯では非共振アンテナとして動作するように構成している。

特開２０１２−１９９８６５号公報

しかしながら、上述の特許文献１の技術では、各アンテナエレメントのアイソレーションを取るために第１アンテナエレメントと第２アンテナエレメントのクリアランスを１０ｍｍ以上開ける必要があった。また、アイソレーションの関係でＢａｎｄ−ＩＩＩアンテナ特性とＦＭアンテナ特性がトレードオフの関係となっていた。したがって、両方の性能向上が望まれていた。また、近年さらにアンテナの小型化が求められているため、設置スペースのさらなる縮小化が求められていた。この際、さらにアイソレーションが取り難くなり、性能低下が問題となり得ていた。また、トップ容量部をさらに大型化することも考えられるが、大きくするとトップ容量部とＢａｎｄ−ＩＩＩアンテナとのアイソレーションが問題となり、Ｂａｎｄ−ＩＩＩのアンテナ性能が低下する問題もあった。

本発明は、斯かる実情に鑑み、アンテナエレメントの配置を工夫してアイソレーションを確保することで小型化が可能な複合アンテナ装置を提供しようとするものである。

上述した本発明の目的を達成するために、本発明による複合アンテナ装置は、車両に固定されるベース部と、第１周波数帯用の第１給電部に接続され、ベース部に対して車両と反対方向に向かって、複合アンテナ装置の正面から見て垂直方向且つ側面から見て斜め方向に配置される、第１周波数帯用エレメントと、第１周波数帯よりも低い第２周波数帯用の第２給電部に接続され、ベース部に対して車両と反対方向に向かって、複合アンテナ装置の正面から見て垂直方向且つ側面から見て斜め方向に配置される第２周波数帯用エレメントであって、第１周波数帯用エレメントと第２周波数帯用エレメントが、第１給電部と第２給電部からＶ字に広がるように配置されると共に、第２周波数帯用エレメントが途中で屈曲され、屈曲位置から所定の長さまで延在する開放端側部分を有する、第２周波数帯用エレメントと、を具備するものである。

ここで、第２周波数帯用エレメントの開放端側部分が、第１周波数帯用エレメントから離れる側に屈曲されるものであれば良い。

また、第２周波数帯用エレメントの開放端側部分が、第１周波数帯用エレメントに近寄る側に屈曲されるものであっても良い。

また、第２周波数帯用エレメントの開放端側部分は、ベース部に対して平行に延在するものであっても良い。

また、第２周波数帯用エレメントの開放端側部分は、容量装荷部で構成されるものであっても良い。

また、第１周波数帯用エレメントは、第１周波数帯用エレメントが途中で屈曲され、屈曲位置から所定の長さまで延在する開放端側部分をさらに有し、該開放端側部分が、第２周波数帯用エレメントに近寄る側に屈曲されるものであっても良い。

さらに、ベース部に対して車両と反対方向に向かって垂直に立設される基板を具備し、第１周波数帯用エレメント及び第２周波数帯用エレメントが、基板上に配置されるものであっても良い。

さらに、第１周波数帯用及び／又は第２周波数帯用のアンプ回路を具備し、該アンプ回路が、基板上に配置されるものであっても良い。

また、第１周波数帯用エレメント及び／又は第２周波数帯用エレメントの、第１給電部と第２給電部からＶ字に広がるように配置される部分が、コイル状に構成されるものであっても良い。

さらに、第１周波数帯よりも高い第３周波数帯用の第３給電部に接続される第３周波数帯用エレメントを具備するものであっても良い。

本発明の複合アンテナ装置には、アンテナエレメントの配置を工夫してアイソレーションを確保することで小型化が可能であるという利点がある。

図１は、本発明の複合アンテナ装置の第１例を説明するための概略図である。 図２は、本発明の複合アンテナ装置の第２例を説明するための概略側面配置図である。 図３は、本発明の複合アンテナ装置の第３例を説明するための概略側面配置図である。 図４は、本発明の複合アンテナ装置を基板を用いて実現した例を説明するための概略図である。

以下、本発明を実施するための形態を図示例と共に説明する。図１は、本発明の複合アンテナ装置の第１例を説明するための概略図であり、図１（ａ）が側断面図であり、図１（ｂ）が背断面図である。本発明の複合アンテナ装置は、複数の周波数帯の信号を受信可能なものであり、例えば車両に用いられるものである。より具体的には、車両ルーフ上に配置される低背型アンテナ装置に用いられるものである。図示の通り、本発明の複合アンテナ装置は、ベース部１０と、第１周波数帯用エレメント２０と、第２周波数帯用エレメント３０とから主に構成されている。また、図示例では、低背型アンテナに応用した例を示しており、シャークフィン形状のカバー１に覆われている。

ベース部１０は、車両に固定されるものである。例えば、ベース部１０は、ねじボス１１等を有しており、車両ルーフに設けられた孔にねじボス１１を差し込み、ねじにより車両に固定されるものである。ベース部１０は、金属ベースであっても良いし、樹脂ベースであっても良い。また、金属ベースと樹脂ベースの複合ベースであっても良い。

第１周波数帯用エレメント２０の第１周波数帯は、例えばデジタルオーディオ放送（ＤＡＢ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｕｄｉｏ Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ））のＢａｎｄ−ＩＩＩ用の周波数帯である。Ｂａｎｄ−ＩＩＩの周波数帯は、例えば１７４ＭＨｚ〜２４０ＭＨｚ帯である。第１周波数帯用エレメント２０は、第１周波数帯用の第１給電部２１に接続されている。第１周波数帯用エレメント２０は、ベース部１０に対して車両と反対方向に向かって、複合アンテナ装置の正面から見て垂直方向且つ側面から見て斜め方向に配置されている。第１周波数帯用エレメント２０は、棒状や線状であっても良いし、基板上にエッチング等でパターンニング形成されても良い。また、メアンダ状やコイル状に形成されても良い。その場合、エレメントの軸が正面から見て垂直方向且つ側面から見て斜め方向に配置されれば良い。

第２周波数帯用エレメント３０の第２周波数帯は、第１周波数帯よりも低いものであり、例えばＦＭ周波数帯用の周波数帯である。ＦＭ周波数帯は、例えば７６ＭＨｚ〜９０ＭＨｚ帯、又は８８ＭＨｚ〜１０８ＭＨｚ帯である。第２周波数帯用エレメント３０は、第２給電部３１に接続されている。第２周波数帯用エレメント３０は、ベース部１０に対して車両と反対方向に向かって、複合アンテナ装置の正面から見て垂直方向且つ側面から見て斜め方向に配置されている。そして、第１周波数帯用エレメント２０と第２周波数帯用エレメント３０が、第１給電部２１と第２給電部３１からＶ字に広がるように配置されている。即ち、第１給電部２１と第２給電部３１を近づけると共に、各エレメント同士が遠ざかるように配置されている。さらに、第２周波数帯用エレメント３０は途中で屈曲されており、屈曲位置から所定の長さまで延在する開放端側部分３２を有している。図示例では、開放端側部分３２は、第１周波数帯用エレメント２０から離れる側に屈曲された例を示している。また、開放端側部分３２は、ベース部１０に対して平行に延在している例を示した。しかしながら、開放端側部分３２は、カバー１の形状等に応じて適宜傾斜していても良い。第２周波数帯用エレメント３０も、棒状や線状であっても良いし、基板上にエッチング等でパターンニング形成されても良い。また、メアンダ状やコイル状に形成されても良い。その場合、エレメントの軸が正面から見て垂直方向且つ側面から見て斜め方向に配置されれば良い。

ここで、第１周波数帯用エレメント２０と第２周波数帯用エレメント３０のＶ字の角度をθとする。θを０度から１７０度まで変化させたところ、θが大きくなるほどアイソレーションが取れることが分かった。なお、第１周波数帯と第２周波数帯が同一周波数の場合には、アイソレーションが低くなる傾向が見られた。即ち、第１周波数帯と第２周波数帯が異なる周波数である程、そしてθが大きい程、アイソレーションが取れることが分かった。本発明の複合アンテナ装置では、このような現象を利用して低背型アンテナとなるように構成している。

本発明の複合アンテナ装置は、このように構成されることにより、アンテナエレメント間のアイソレーションを確保することが可能となる。なお、インピーダンス調整等のために、コイルをエレメントと給電部との間に適宜設けても良い。

次に、本発明の複合アンテナ装置の他の例を説明する。図２は、本発明の複合アンテナ装置の第２例を説明するための概略側面配置図である。図中、図１と同一の符号を付した部分は同一物を表している。また、図２ではエレメントのみを表し、ベース部等は省略した。図１の例では、第２周波数帯用エレメント３０の開放端側部分３２は第１周波数帯用エレメント２０から離れる側に屈曲された例を示した。しかしながら、本発明はこれに限定されず、図２に示されるように、第１周波数帯用エレメント２０に近寄る側に屈曲されても良い。

図２に示される例でも、第１周波数帯用エレメント２０は、ベース部１０に対して車両と反対方向に向かって、複合アンテナ装置の正面から見て垂直方向且つ側面から見て斜め方向に配置されている。また、第２周波数帯用エレメント３０は、ベース部１０に対して車両と反対方向に向かって、複合アンテナ装置の正面から見て垂直方向且つ側面から見て斜め方向に配置されている。そして、第１周波数帯用エレメント２０と第２周波数帯用エレメント３０が、第１給電部２１と第２給電部３１からＶ字に広がるように配置されている。さらに、第２周波数帯用エレメント３０は途中で屈曲されており、開放端側部分３２が第１周波数帯用エレメント２０に近寄る側に屈曲されている。即ち、第２周波数帯用エレメント３０を折り返すように配置することが可能となる。これにより、長手方向の長さを短くすることができる。

このように、第２周波数帯用エレメント３０は、開放端側部分３２をどちらに屈曲させてもアイソレーションを取ることが可能であるため、低背型アンテナ等、内部スペースが限られている場合に、スペースに合わせて適宜配置が可能である。

次に、本発明の複合アンテナ装置の他の例を説明する。図３は、本発明の複合アンテナ装置の第３例を説明するための概略側面配置図である。図中、図１と同一の符号を付した部分は同一物を表している。また、図３ではエレメントのみを表し、ベース部等は省略した。図１や図２の例では、第２周波数帯用エレメント３０の開放端側部分３２が屈曲された例を示した。しかしながら、本発明はこれに限定されず、図３に示されるように、第１周波数帯用エレメント２０も屈曲されても良い。即ち、第１周波数帯用エレメント２０を折り返すように配置することも可能である。これにより、長手方向の長さを短くすることが可能となる。さらに、高さ方向も短くすることも可能となる。

図３に示される例では、第２周波数帯用エレメント３０が途中で屈曲されており、開放端側部分３２が第１周波数帯用エレメント２０に近寄る側に屈曲されている。また、図２と異なる点として、第１周波数帯用エレメント２０は、途中で屈曲され屈曲位置から所定の長さまで延在する開放端側部分２２をさらに有し、開放端側部分２２が、第２周波数帯用エレメント３０に近寄る側に屈曲されている。このような配置であっても、第１給電部２１と第２給電部３１からＶ字に広がるように配置されていればアイソレーションを取ることが可能である。

このように、第２周波数帯用エレメント３０の開放端側部分３２を第１周波数帯用エレメント２０に近寄る側に屈曲させ、さらに第１周波数帯用エレメント２０の開放端側部分２２を第２周波数帯用エレメント３０に近寄る側に屈曲させることも可能である。即ち、２つのエレメントを折り畳むように配置することでさらに小型化が可能である。

次に、本発明の複合アンテナ装置を基板に実装した場合について説明する。図４は、本発明の複合アンテナ装置を基板を用いて実現した例を説明するための概略図であり、図４（ａ）が側断面図であり、図４（ｂ）が背断面図である。図中、図３と同一の符号を付した部分は同一物を表している。基本的には図３に示される例を基板上に配置したものである。上述の図示例では、エレメント間の配置を工夫することによりアイソレーションを高めることが可能であることを概念的に説明したが、図４では、より具体的に実装例を説明する。図示例では、基板を用いてエレメントを配置している。図示の通り、基板４０がベース部１０に対して垂直に車両と反対方向に向かって立設されている。そして、第１周波数帯用エレメント２０や第２周波数帯用エレメント３０は、この基板４０上にエッチング等によりパターンニング形成されている。

図示例では、第１周波数帯用エレメント２０のＶ字に広がるように配置される部分がコイル状に構成されている例を示した。具体的には、基板４０が両面基板であり、表面と裏面を用いて螺旋状に接続されることでコイル状となるように第１周波数帯用エレメント２０がパターンニングされている。このとき、コイル状の部分の軸が正面から見て垂直方向且つ側面から見て斜め方向に配置されている。そして、第１周波数帯用エレメント２０が途中で屈曲されており、屈曲位置から所定の長さまで延在する開放端側部分が、図示例では板状パターン２３で構成されている。この板状パターン２３が、全体として第２周波数帯用エレメント３０に近寄る側に向けられている。このように、本発明の複合アンテナ装置は、第１周波数帯用エレメント２０が棒状や線状に構成されるだけでなく、図示例のようにコイル状パターンや板状パターンを組み合わせても良い。なお、コイル状パターンについてはパターンニング形成されるものだけではなく、空芯コイルを用いたものであっても良い。

そして、図示例では、第２周波数帯用エレメント３０のＶ字に広がるように配置される部分もコイル状に構成されている例を示した。具体的には、基板４０が両面基板であり、表面と裏面を用いて螺旋状に接続されることでコイル状となるように第２周波数帯用エレメント３０がパターンニングされている。このとき、コイル状の部分の軸が正面から見て垂直方向且つ側面から見て斜め方向に配置されている。そして、第２周波数帯用エレメント３０が途中で屈曲されており、屈曲位置から所定の長さまで延在する開放端側部分が、図示例では容量装荷部３３で構成されている。容量装荷部３３は、図示例では傘型エレメントから構成されている。これは、基板の上部端辺に合わせた長手方向に伸びる頂部３４と、頂部３４から両側に傾斜した屋根状の傾斜部３５を有するものである。この容量装荷部３３の長手方向が、第１周波数帯用エレメント２０に近寄る側に向けられている。即ち、図示例では、第２周波数帯用エレメント３０のコイル状の部分の先端部（上部側）が、容量装荷部３３の後側部に接続される（後方給電）ことで、第１周波数帯用エレメント２０に近寄る側に向けられるように構成されている。なお、容量装荷部３３の前側部に第２周波数帯用エレメント３０のコイル状の部分の先端側が接続されても良い。この場合は、図１に示した配置例になる。図４に示される例では、後側部に接続されることで、長手方向の長さを短くすることが可能となる。なお、容量装荷部３３が後方給電であっても、垂直偏波の受信性能については特に差は生じない。

このように、本発明の複合アンテナ装置は、第２周波数帯用エレメント３０が棒状や線状に構成されるだけでなく、図示例のようにコイル状パターンや容量装荷部を適宜組み合わせても良い。また、容量装荷部３３は、図示例のような傘型エレメントではなく、基板上に板状パターンを配置した構成であっても良い。さらに、図示例の組み合わせにも限定されず、低背型アンテナ等の内部スペースに合わせて適宜組み合わせることも可能である。

また、図示例では、基板４０上にアンプ回路４５が配置されている例を示した。アンプ回路４５は、第１周波数帯用及び／又は第２周波数帯用の信号を増幅するものである。このように、第１周波数帯用エレメント２０や第２周波数帯用エレメント３０、さらにはこれらの信号を増幅するアンプ回路４５を、すべて同一基板４０上に構成することで、主要構成要素を１枚基板化することが可能となる。なお、アンプ回路４５はベース部１０側に設けられても良い。

さらに、図示例では、基板４０上に第３周波数帯用エレメント５０を配置した例を示した。即ち、図４は、３つの周波数帯域の信号を受信可な複合アンテナ装置の例を示している。第３周波数帯は、第２周波数帯よりも高い周波数帯であり、例えばＤＡＢのＬ−Ｂａｎｄの周波数帯である。Ｌ−Ｂａｎｄの周波数帯は、例えば１．４ＧＨｚ帯である。第３周波数帯用エレメント５０は、第３周波数帯用の第３給電部５１に接続されている。第３周波数帯であるＬ−Ｂａｎｄは、周波数が高く、エレメント長が短く済むため、第３周波数帯用エレメント５０は基板の空きスペースに適宜配置可能である。

このように、本発明の複合アンテナ装置は、アンテナエレメントの配置を工夫してアイソレーションを確保することで小型化が可能となるため、ベース部１０上にも空きスペースを大きく確保することができる。したがって、例えば図示のように、ＧＰＳアンテナ等の衛生波用アンテナ６０を設置することも可能となる。

図４の例では、第１周波数帯用エレメント２０や第２周波数帯用エレメント３０が、基板４０上にエッチング等によりパターンニング形成されている例を示したが、本発明はこれに限定されない。第１周波数帯用エレメントや第２周波数帯用エレメントは、図示例のような配置となれば良いので、例えば樹脂製等からなるエレメントホルダ等の枠台を用いて各エレメントを配置することも可能である。

なお、本発明の複合アンテナ装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１０ ベース部
１１ ねじボス
２０ 第１周波数帯用エレメント
２１ 第１給電部
２２ 開放端側部分
２３ 板状パターン
３０ 第２周波数帯用エレメント
３１ 第２給電部
３２ 開放端側部分
３３ 容量装荷部
３４ 頂部
３５ 傾斜部
４０ 基板
４５ アンプ回路
５０ 第３周波数帯用エレメント
５１ 第３給電部
６０ 衛生波用アンテナ

Claims (10)

1. 複数の周波数帯の信号を受信可能な複合アンテナ装置であって、該複合アンテナ装置は、
   車両に固定されるベース部と、
   第１周波数帯用の第１給電部に接続され、前記ベース部に対して車両と反対方向に向かって、複合アンテナ装置の正面から見て垂直方向且つ側面から見て斜め方向に配置される、第１周波数帯用エレメントと、
   第１周波数帯よりも低い第２周波数帯用の第２給電部に接続され、前記ベース部に対して車両と反対方向に向かって、複合アンテナ装置の正面から見て垂直方向且つ側面から見て斜め方向に配置される第２周波数帯用エレメントであって、第１周波数帯用エレメントと第２周波数帯用エレメントが、第１給電部と第２給電部からＶ字に広がるように配置されると共に、第２周波数帯用エレメントが途中で屈曲され、屈曲位置から所定の長さまで延在する開放端側部分を有する、第２周波数帯用エレメントと、
   を具備することを特徴とする複合アンテナ装置。
2. 請求項１に記載の複合アンテナ装置において、前記第２周波数帯用エレメントの開放端側部分が、第１周波数帯用エレメントから離れる側に屈曲されることを特徴とする複合アンテナ装置。
3. 請求項１に記載の複合アンテナ装置において、前記第２周波数帯用エレメントの開放端側部分が、第１周波数帯用エレメントに近寄る側に屈曲されることを特徴とする複合アンテナ装置。
4. 請求項１乃至請求項３の何れかに記載の複合アンテナ装置において、前記第２周波数帯用エレメントの開放端側部分は、ベース部に対して平行に延在することを特徴とする複合アンテナ装置。
5. 請求項１乃至請求項４の何れかに記載の複合アンテナ装置において、前記第２周波数帯用エレメントの開放端側部分は、容量装荷部で構成されることを特徴とする複合アンテナ装置。
6. 請求項１乃至請求項５の何れかに記載の複合アンテナ装置において、前記第１周波数帯用エレメントは、第１周波数帯用エレメントが途中で屈曲され、屈曲位置から所定の長さまで延在する開放端側部分をさらに有し、該開放端側部分が、第２周波数帯用エレメントに近寄る側に屈曲されることを特徴とする複合アンテナ装置。
7. 請求項１乃至請求項６の何れかに記載の複合アンテナ装置であって、さらに、前記ベース部に対して車両と反対方向に向かって垂直に立設される基板を具備し、前記第１周波数帯用エレメント及び第２周波数帯用エレメントが、前記基板上に配置されることを特徴とする複合アンテナ装置。
8. 請求項７に記載の複合アンテナ装置であって、さらに、第１周波数帯用及び／又は第２周波数帯用のアンプ回路を具備し、該アンプ回路が、前記基板上に配置されることを特徴とする複合アンテナ装置。
9. 請求項１乃至請求項８の何れかに記載の複合アンテナ装置において、前記第１周波数帯用エレメント及び／又は第２周波数帯用エレメントの、第１給電部と第２給電部からＶ字に広がるように配置される部分が、コイル状に構成されることを特徴とする複合アンテナ装置。
10. 請求項１乃至請求項８の何れかに記載の複合アンテナ装置であって、さらに、第１周波数帯よりも高い第３周波数帯用の第３給電部に接続される第３周波数帯用エレメントを具備することを特徴とする複合アンテナ装置。