JP7281705B2 - アンテナ装置、カバン、および、カバー - Google Patents

Description

本開示は、アンテナ装置、カバン、および、カバーに関する。

従来、２本のアンテナエレメントを用いたアンテナシステムにおいて、アンテナエレメントの位相を調整することにより、アンテナシステムの前方向利得を改善する技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

特開平５－７５３４１号公報

しかしながら、特許文献１に示されるようなアンテナシステムでは、アンテナやケーブルなどの平衡回路と送受信機などの不平衡回路との間に、平衡－不平衡変換器であるバランが設けられている。そのため、アンテナシステムの小型化やコストの面で改善の余地がある。

本開示は、小型化および低コスト化を容易に実現することができるアンテナ装置、カバン、および、カバンに取り付けられるカバーを提供することを目的とする。

本開示の一態様に係るアンテナ装置は、第１のアンテナ部分と、第２のアンテナ部分と、前記第１のアンテナ部分と前記第２のアンテナ部分とを接続する接続部分とを有し、前記第２のアンテナ部分および前記接続部分は、同軸ケーブルにより構成されており、前記第１のアンテナ部分は、前記接続部分の内部導体にバランを介することなく接続された第１の導体部分と、前記接続部分の外部導体にバランを介することなく接続された第２の導体部分とを有し、前記第１のアンテナ部分の少なくとも一部は、前記第２のアンテナ部分の少なくとも一部と所定の間隔をあけて並行するよう配置されている。

本開示の一態様に係るカバンは、上記アンテナ装置を備える。

本開示の一態様に係るカバーは、カバンに取り付けられるカバーであって、上記アンテナ装置を備える。

本開示によれば、小型化および低コスト化を容易に実現することができる。

本実施の形態に係るアンテナ装置を備えたカバンの一例を示す斜視図 アンテナ装置の構成の一例を示す斜視図 同軸ケーブルの外部導体に電流が流れる原理について説明する図 同軸ケーブルの外部導体に電流が流れる原理について説明する図 アンテナ装置の指向性の調整について説明する図 アンテナ装置の指向性の調整について説明する図 アンテナ装置の指向性の調整について説明する図 アンテナ装置の指向性の調整について説明する図 アンテナ装置の指向性についてのシミュレーション結果を示す図 アンテナ装置の指向性についてのシミュレーション結果を示す図 アンテナ装置の指向性についてのシミュレーション結果を示す図 アンテナ装置の指向性についてのシミュレーション結果を示す図 アンテナ装置の構成の別の一例を示す斜視図

以下に、添付図面を参照しながら、本開示の実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図１は、本実施の形態に係るアンテナ装置１０を備えたカバン１の一例を示す斜視図である。カバン１は、ランドセル（スクールバッグ）、リュックサック、ポーチなど、どのような形態のものであってもよい。

図１に示すように、カバン１は、上側に開口（図示省略）を有する収容部２と、収容部２に設けられた背負いベルト３とを備える。

以下では、収容部２において背負いベルト３が設けられる側をカバン１の前側とし、カバン１の前後左右方向を定義することとする。

アンテナ装置１０は、信号の送信、および、外部の無線通信装置から送信される信号の受信を行う装置である。外部の無線通信装置は、例えば、高度交通システム（ＩＴＳ：Intelligent Transport System）において用いられる無線通信装置である。

外部の無線通信装置は、車両、路側帯および道路標識などに備えられる。車両に備えられる無線通信装置との通信は、Ｖ２Ｘ通信と呼ばれることもある。

このアンテナ装置１０は、第１のアンテナ部分１１と、第２のアンテナ部分１２と、接続部分１３とを有する。第２のアンテナ部分１２には、アンテナ装置１０を用いて無線通信を行う無線部１４が接続される。

ここで、第２のアンテナ部分１２は、例えば、地表面に対して垂直な水平面垂直偏波の信号の送信、および／または、受信を行う。第１のアンテナ部分１１、および、第２のアンテナ部分１２が送信、および／または、受信する周波数は、例えば、Ｖ２Ｘ通信で用いられる７６０ＭＨｚ帯、または、５．９ＧＨｚ帯であってよい。

つぎに、アンテナ装置１０の構成について詳しく説明する。図２は、アンテナ装置１０の構成の一例を示す斜視図である。

このアンテナ装置１０では、第２のアンテナ部分１２、および、接続部分１３は同軸ケーブルにより構成されている。

そして、第１のアンテナ部分１１は、同軸ケーブルから構成される接続部分１３の内部導体にバランを介することなく接続された第１の導体部分１１ａと、接続部分１３の外部導体にバランを介することなく接続された第２の導体部分１１ｂとを有する。

そして、第１の導体部分１１ａと第２の導体部分１１ｂとは、それらのなす角度が直角となるよう配置されている。

第１のアンテナ部分１１に同軸ケーブルで給電が行われると、第２のアンテナ部分１２を構成する同軸ケーブルの外部導体に電流が流れる。これにより、第２のアンテナ部分１２から電波が放射される。

なお、第２のアンテナ部分１２の長さは、第１のアンテナ部分１１、および、第２のアンテナ部分１２から放射される電波の波長の４分の１から２分の１の長さとすることが望ましい。

また、図２では、接続部分１３が２箇所で折り曲げられ、それらの箇所を境として接続部分１３の両端にある第１の部分１３ａと第２の部分１３ｂ、および、それらの間の第３の部分が形成されている。

また、第１の部分１３ａ、および、第２の部分１３ｂは、それぞれ第１のアンテナ部分１１の少なくとも一部である第１の導体部分１１ａ、および、第２のアンテナ部分１２と平行に配置されている。

しかしながら、第１の部分１３ａと第２の部分１３ｂとは緩やかに曲げられて形成されることとしてもよい。

なお、接続部分１３と第２のアンテナ部分１２とを１本の同軸ケーブルで構成してもよいし、第１の導体部分１１ａと接続部分１３と第２のアンテナ部分１２とを１本の同軸ケーブルで構成してもよい。

図３Ａ、図３Ｂは、同軸ケーブル２０の外部導体２０ａに電流が流れる原理について説明する図である。図３Ａは、ダイポールアンテナ２１と同軸ケーブル２０とをバラン２２を介して接続した場合を示しており、図３Ｂは、ダイポールアンテナ２１と同軸ケーブル２０とをバラン２２を介さずに接続した場合を示している。

図３Ａの場合、ダイポールアンテナ２１と同軸ケーブル２０との間にバラン２２があるため、同軸ケーブル２０の外部導体２０ａには、内部導体２０ｂに流れる電流Ｉｉと同じ大きさで逆向きの電流Ｉｏ（＝Ｉｉ）が流れる。

図３Ｂの場合、ダイポールアンテナ２１と同軸ケーブル２０との間にバラン２２が存在しないので、同軸ケーブル２０の外部導体２０ａには、同軸ケーブル２０の内部導体２０ｂに流れる電流Ｉｉと同じ大きさで逆向きの電流Ｉｏ（＝Ｉｉ）が流れるとともに、外部導体２０ａの外側には、内部導体２０ｂに流れる電流と異なる大きさで同じ方向の電流Ｉｏ’が流れる。

アンテナ装置１０では、バラン２２を用いずに同軸ケーブル２０にあえてこのような電流Ｉｏ’を流すことにより、第２のアンテナ部分１２から電波を放射できるようにしている。

また、図２に示すように、第１のアンテナ部分１１の少なくとも一部は、第２のアンテナ部分１２と所定の間隔をあけて並行するよう配置されている。

なお、第１のアンテナ部分１１の少なくとも一部が、第２のアンテナ部分１２の少なくとも一部と所定の間隔をあけて並行するよう配置されていることとしてもよい。

図２の例では、この間隔は、第１のアンテナ部分１１、および、第２のアンテナ部分１２から放射される電波の波長の２分の１の間隔である。この間隔と接続部分１３の長さを調整することにより、アンテナ装置１０の指向性を調整することができる。

図４Ａ～図４Ｄは、アンテナ装置１０の指向性の調整について説明する図である。図４Ａ～図４Ｄにおいて、太い実線は、第１のアンテナ部分１１から放射される電波の谷を示し、太い点線は、第１のアンテナ部分１１から放射される電波の山を示し、細い実線は、第２のアンテナ部分１２から放射される電波の谷を示し、細い点線は、第２のアンテナ部分１２から放射される電波の山を示している。

図４Ａ～図４Ｄの例では、第１のアンテナ部分１１と第２のアンテナ部分１２との間隔が、第１のアンテナ部分１１、および、第２のアンテナ部分１２から放射される電波の波長λの２分の１の間隔とされている。

また、図４Ａは、第１のアンテナ部分１１から放射される電波と第２のアンテナ部分１２から放射される電波との間の位相差がない場合、図４Ｂは、上記位相差が４分の１波長である場合、図４Ｃは、上記位相差が２分の１波長である場合、図４Ｄは、上記位相差が４分の３波長である場合の例である。

図４Ａでは、第１のアンテナ部分１１と第２のアンテナ部分１２との間隔が放射電波の２分の１波長の長さであり、かつ、第１のアンテナ部分１１、および、第２のアンテナ部分１２から放射される電波間に位相差がない。

この場合、第１のアンテナ部分１１の位置と第２のアンテナ部分１２の位置とを結ぶ方向（白抜きの矢印で示されるカバン１の前後方向）においては電波が弱め合い、その方向と直交する方向（黒の矢印で示されるカバン１の左右方向）においては電波が強め合う。

図４Ｂでは、第１のアンテナ部分１１と第２のアンテナ部分１２との間隔が放射電波の２分の１波長の長さであり、かつ、第１のアンテナ部分１１、および、第２のアンテナ部分１２から放射される電波間には４分の１波長の位相差がある。

この場合、第１のアンテナ部分１１、および、第２のアンテナ部分１２の位置からみて斜め前方（黒の矢印で示されるカバン１の斜め前方）においては電波が強め合い、斜め後方（白抜きの矢印で示されるカバン１の斜め後方）においては電波が弱め合う。

図４Ｃでは、第１のアンテナ部分１１と第２のアンテナ部分１２との間隔が放射電波の２分の１波長の長さであり、かつ、第１のアンテナ部分１１、および、第２のアンテナ部分１２から放射される電波間には２分の１波長の位相差がある。

この場合、第１のアンテナ部分１１の位置と第２のアンテナ部分１２の位置とを結ぶ方向（黒の矢印で示されるカバン１の前後方向）においては電波が強め合い、その方向と直交する方向（白抜きの矢印で示されるカバン１の左右方向）においては電波が弱め合う。

図４Ｄでは、第１のアンテナ部分１１と第２のアンテナ部分１２との間隔が放射電波の２分の１波長の長さであり、かつ、第１のアンテナ部分１１、および、第２のアンテナ部分１２から放射される電波間には４分の３波長の位相差がある。

この場合、第１のアンテナ部分１１、および、第２のアンテナ部分１２の位置からみて斜め前方（白抜きの矢印で示されるカバン１の斜め前方）においては電波が弱め合い、斜め後方（黒の矢印で示されるカバン１の斜め後方）においては電波が強め合う。

ここで、第１のアンテナ部分１１、および、第２のアンテナ部分１２から放射される電波間の位相差は、同軸ケーブルで構成される接続部分１３の長さで調整できる。これにより、アンテナ装置１０の指向性を調整することができる。

たとえば、第１のアンテナ部分１１、および、第２のアンテナ部分１２から放射される電波の位相差を０にするには、図２に示した第１のアンテナ部分１１と第２のアンテナ部分１２との間隔（接続部分１３の長さ）を放射電波の２分の１波長の間隔としつつ、接続部分１３の第１の部分１３ａ、および、第２の部分１３ｂの長さを０とする。

この場合、接続部分１３の長さに起因して２分の１波長分の位相差が生じることとなるが、第１のアンテナ部分１１と第２のアンテナ部分１２とはＵ字型となったアンテナ装置１０の両端部分にあるため、位相が２分の１波長分逆方向にずれ、全体でみると第１のアンテナ部分１１、および、第２のアンテナ部分１２から放射される電波間の位相差が０になる。

また、第１のアンテナ部分１１、および、第２のアンテナ部分１２から放射される電波間の位相差を４分の１波長にするには、第１のアンテナ部分１１と第２のアンテナ部分１２との間隔を放射電波の２分の１波長の長さとしつつ、接続部分１３の第１の部分１３ａ、および、第２の部分１３ｂの長さの合計が４分の１波長となるようにする。

この場合、接続部分１３の長さに起因する位相差が４分の３波長となり、Ｕ字型のアンテナ構造に起因する位相差がマイナス２分の１波長となるため、全体でみると第１のアンテナ部分１１、および、第２のアンテナ部分１２から放射される電波間の位相差は４分の１波長となる。

また、第１のアンテナ部分１１、および、第２のアンテナ部分１２から放射される電波間の位相差を２分の１波長にするには、第１のアンテナ部分１１と第２のアンテナ部分１２との間隔を放射電波の２分の１波長の長さとしつつ、図２に示した接続部分１３の第１の部分１３ａ、および、第２の部分１３ｂの長さの合計も２分の１波長となるようにする。

この場合、接続部分１３の長さに起因する位相差が１波長となり、Ｕ字型のアンテナ構造に起因する位相差がマイナス２分の１波長となるため、全体でみると第１のアンテナ部分１１、および、第２のアンテナ部分１２から放射される電波間の位相差は２分の１波長となる。

さらに、第１のアンテナ部分１１、および、第２のアンテナ部分１２から放射される電波間の位相差を４分の３波長にするには、第１のアンテナ部分１１と第２のアンテナ部分１２との間隔を放射電波の２分の１波長の長さとしつつ、図２に示した接続部分１３の第１の部分１３ａ、および、第２の部分１３ｂの長さの合計が４分の３波長となるようにする。

この場合、接続部分１３の長さに起因する位相差が４分の５波長となり、Ｕ字型のアンテナ構造に起因する位相差がマイナス２分の１波長となるため、全体でみると第１のアンテナ部分１１、および、第２のアンテナ部分１２から放射される電波間の位相差は４分の３波長となる。

以上のように、接続部分１３の長さを調整することにより、アンテナ装置１０の指向性をアンテナ装置１０の用途に応じて調整することができる。

特に、図４Ｃの場合は、アンテナ装置１０をカバン１に取り付けた場合に人体の影響により電波が弱くなりがちなカバン１の前後方向における電波の強度を強くできるという利点がある。

つぎに、アンテナ装置１０の指向性についてのシミュレーション結果について説明する。図５Ａ～図５Ｄは、アンテナ装置１０の指向性についてのシミュレーション結果を示す図である。図５Ａ～図５Ｄは、図４Ａ～図４Ｄで説明した各状況にそれぞれ対応するシミュレーション結果である。

図５Ａ～図５Ｄにおいて、０度方向、９０度方向、１８０度方向、２７０度方向は、それぞれカバン１の前、左、後ろ、右方向を示している。

図５Ａ～図５Ｄに示されるように、第１のアンテナ部分１１、および、第２のアンテナ部分１２から放射される電波間の位相差が０、４分の１波長、２分の１波長、４分の３波長の場合、アンテナ装置１０からそれぞれ、カバン１の左右方向、斜め前方向、前後方向、斜め後ろ方向に強い電波が放射される。

図６は、アンテナ装置１０の構成の別の一例を示す斜視図である。図６において、図２の構成と対応する部分には、同一の符号を付している。

図６に示すように、このアンテナ装置１０は、第１のアンテナ部分１１と、第２のアンテナ部分１２と、接続部分１３とを有する。

第１のアンテナ部分１１は、同軸ケーブルの内部導体にバランを介することなく接続された第１の導体部分１１ａと、同軸ケーブルの外部導体にバランを介することなく接続された第２の導体部分１１ｂとを有する。

そして、第１の導体部分１１ａと第２の導体部分１１ｂとは、直線状に並ぶように配置されている。

また、第２のアンテナ部分１２、および、接続部分１３は同軸ケーブルにより構成されている。

第１のアンテナ部分１１に同軸ケーブルで給電が行われる場合、第２のアンテナ部分１２を構成する同軸ケーブルの外部導体には電流が流れる。これにより、第２のアンテナ部分１２から電波が放射される。

また、図６に示すように、第１のアンテナ部分１１の少なくとも一部は、第２のアンテナ部分１２の少なくとも一部と所定の間隔をあけて並行するよう配置されている。図６の例では、この間隔は、第１のアンテナ部分１１、および、第２のアンテナ部分１２から放射される電波の波長の２分の１の間隔とされている。

この間隔と接続部分１３の長さを調整することにより、図２に示したアンテナ装置１０と同様に、アンテナ装置１０の指向性を調整することができる。

なお、上記実施形態において記載された電波の波長は、アンテナ装置１０が送受信する電波の真空中の波長であってもよいし、波長短縮率を考慮した波長である実効波長であってもよい。

また、図１では、第２のアンテナ部分１２がカバン１の背負いベルト３が取り付けられる面に設けられることとしたが、第２のアンテナ部分１２が背負いベルト３に設けられることとしてもよい。

また、第１のアンテナ部分１１がカバン１の背負いベルト３が取り付けられる面に設けられ、第２のアンテナ部分１２が背負いベルト３に設けられることとしてもよい。

また、カバン１以外にも、アンテナ装置１０を衣服などの他の物品に設けることとしてもよい。

以上説明してきたように、本実施形態におけるアンテナ装置１０では、同軸ケーブルとダイポールアンテナとの接続にバランを用いず、同軸ケーブルに流れる電流を利用して第２のアンテナ部分１２から電波を放射することとした。そのため、アンテナ装置１０の小型化および低コスト化を容易に実現することができる。

また、接続部分１３を構成する同軸ケーブルの長さを変更することにより、容易にアンテナ装置１０の指向性を変更することができる。また、簡単に手に入り、柔軟性を有する同軸ケーブルを用いてアンテナ装置１０を構成するので、アンテナ装置１０の低コスト化を容易に図ることができる。

なお、本開示は上述した実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。また、開示の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。

また、上述した実施形態は例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、上述した実施形態を様々に変形、変更したものが含まれる。

本開示におけるアンテナ装置は、第１のアンテナ部分と、第２のアンテナ部分と、前記第１のアンテナ部分と前記第２のアンテナ部分とを接続する接続部分とを有し、前記第２のアンテナ部分および前記接続部分は、同軸ケーブルにより構成されており、前記第１のアンテナ部分は、前記接続部分の内部導体にバランを介することなく接続された第１の導体部分と、前記接続部分の外部導体にバランを介することなく接続された第２の導体部分とを有し、前記第１のアンテナ部分の少なくとも一部は、前記第２のアンテナ部分の少なくとも一部と所定の間隔をあけて並行するよう配置されている。

本開示のアンテナ装置において、前記所定の間隔は、前記第１のアンテナ部分、および、前記第２のアンテナ部分から放射される電波の波長の２分の１の間隔であり、前記接続部分は、前記電波の波長となる長さを有する。

本開示のアンテナ装置において、前記第２のアンテナ部分および前記接続部分は１本の同軸ケーブルにより構成されている。

本開示のアンテナ装置において、前記接続部分は、折り曲げられた２箇所を境として第１の部分と第２の部分と前記第１の部分と前記第２の部分の間の第３の部分とに分けられ、前記第１の部分、および、前記第２の部分は、それぞれ前記第１のアンテナ部分の少なくとも一部、および、前記第２のアンテナ部分と平行に配置されている。

本開示のアンテナ装置において、前記第１の導体部分と前記第２の導体部分とは、前記第１の導体部分と前記第２の導体部分との間のなす角度が直角となるよう構成されている。

本開示のアンテナ装置において、前記第１の導体部分と前記第２の導体部分とは、直線状に並ぶように配置されている。

本開示におけるカバンは、上記アンテナ装置を備える。

本開示におけるカバーは、上記アンテナ装置を備える。

本開示に係るアンテナ装置は、カバン等の携行品に設けるのに好適である。

１ カバン
２ 収容部
３ 背負いベルト
１０ アンテナ装置
１１ 第１のアンテナ部分
１１ａ 第１の導体部分
１１ｂ 第２の導体部分
１２ 第２のアンテナ部分
１３ 接続部分
１３ａ 第１の部分
１３ｂ 第２の部分
１４ 無線部
２０ 同軸ケーブル
２０ａ 外部導体
２０ｂ 内部導体
２１ ダイポールアンテナ

Claims (7)

1. 第１のアンテナ部分と、
   第２のアンテナ部分と、
   前記第１のアンテナ部分と前記第２のアンテナ部分とを接続する接続部分とを有し、
   前記第２のアンテナ部分および前記接続部分は、同軸ケーブルにより構成されており、
   前記第１のアンテナ部分は、前記接続部分の内部導体にバランを介することなく接続された第１の導体部分と、前記接続部分の外部導体にバランを介することなく接続された第２の導体部分とを有し、
   前記第１のアンテナ部分の少なくとも一部は、前記第２のアンテナ部分の少なくとも一部と所定の間隔をあけて並行するよう配置されており、
   前記所定の間隔は、前記第１のアンテナ部分、および、前記第２のアンテナ部分から放射される電波の波長の２分の１の間隔であり、前記接続部分は、前記電波の波長となる長さを有することを特徴とするアンテナ装置。
2. 前記第２のアンテナ部分および前記接続部分は１本の同軸ケーブルにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記接続部分は、折り曲げられた２箇所を境として第１の部分と第２の部分と前記第１の部分と前記第２の部分の間の第３の部分とに分けられ、前記第１の部分、および、前記第２の部分は、それぞれ前記第１のアンテナ部分の少なくとも一部、および、前記第２のアンテナ部分と平行に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のアンテナ装置。
4. 前記第１の導体部分と前記第２の導体部分とは、前記第１の導体部分と前記第２の導体部分との間のなす角度が直角となるよう構成されていることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
5. 前記第１の導体部分と前記第２の導体部分とは、直線状に並ぶように配置されていることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載のアンテナ装置を備えるカバン。
7. カバンに取り付けられるカバーであって、
   請求項１から５のいずれか１項に記載のアンテナ装置を備えるカバー。
   
   

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