JPS61159804A

JPS61159804A - アンテナ用伝送路カプラ

Info

Publication number: JPS61159804A
Application number: JP59280846A
Authority: JP
Inventors: Takuji Harada; 原田　卓二
Original assignee: Harada Industry Co Ltd
Current assignee: Harada Industry Co Ltd
Priority date: 1984-12-30
Filing date: 1984-12-30
Publication date: 1986-07-19
Anticipated expiration: 2009-06-08
Also published as: JPH0644683B2; US4621243A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野】本発明は，絶縁物を傷付けずに，その絶縁物を介して高
周波信号を伝送するアンテナ用伝送路カプラに関する。

［従来の技術］ガラス等の絶縁物（または誘電体）を介して高周波信号
を伝送する場合、その絶縁物を傷付けずに高周波信号を
伝送したいという要請がある．たとえば、自動車の車内
に設置した通信装置とその車外に設置したアンテナとを
結合する場合，その自動車に傷を付けないようにしたい
という要請がある。

この要請に応えるものとしては、コンデンサ結合を利用
した装置と、ループコイルを使用した装置とが知られて
いる。

上記コンデンサ結合を利用した装置は、ガラスをはさむ
ようにして２つの電極を設け、それら電極とガラスとに
よってコンデンサが形成され、その静電容量を通して高
周波信号の伝送を行なっている。ところが、この装置は
、伝送損失が比較的多くしかも伝送周波数特性が一様で
はないという欠点がある。

一方、上記ループコイルを使用した？ｔ５１は、ガラス
をはさむようにして２つのループコイルを設け、それら
２つのループコイルの間で１！磁結合するものであり、
伝送損失が比較的少なくしかも周波数特性が平坦〒ある
という利点を有する。

［従来技術の問題点］北上ループコイルを使用した装置において、伝送損失を
少なくし、周波数特性を平坦にするためには、そのルー
プコイルが非常に大型になるという問題がある。したが
って、その装置をたとえば自動車の窓ガラスに設置した
場合には、視界を妨げるという問題が生じる。

［発明の目的］本発明は、上記従来の問題点に着目してなされたもので
、絶縁物を傷付けずに、その絶縁物を介して高周波信号
を伝送する場合に、伝送周波数特性が優れ、伝送損失が
少なく、しかも、小型のアンテナ用伝送路カプラを提供
することを目的とするものである。

［発明の概Ｘ！！！］末完１１は、ヘリカル導体の外部に、そのヘリカル導体
とほぼ同軸的に外部導体を設け、そのヘリカル導体の一
端と上記外部導体の内壁とを電気的に接続し、上記外部
導体の端面で形成される平面内に、上記ヘリカル導体の
他端を固定してレゾネータとしたものである。

また１本発明は、ガラスをはさんで上記レゾネータを２
つ設け、それらのレゾネータを同軸的に固定したもので
ある。

［発明の実施例］第２図は、本発明の一実施例を示す斜視図であり、第１
図は、ｆｆ１２図のＩ−１線で切断した縦断面図であり
、第３図は、第１図のｍ−■線から見た横断面図である
。

この実施例は、ガラス３０をはさんで、第１レゾネータ
１０と第２レゾネータ２０とを対向して設置したもので
ある。

第１レゾネータ１０は、ヘリカル導体１１と、外部導体
１２と、導線１３とを有する。

ヘリカル導体１１は、外部導体１２に７−スする一端１
１ａと、ガラス３０と当接する他端１１ｂと、アンテナ
素子４０に接続するタップ位１１１１ｃとを有するヘリ
カル状の導体である。また、上記他端１１ｂと外部導体
１２とは、開放されているが、数ピコファラッド以下の
容量で分離保持するようにしてもよい。

外部導体工２は、ヘリカル導体１１の外部に配置され、
そのヘリカル導体１１とほぼ同軸的に配置された導体で
ある。この外部導体１２は、円筒でもよく、角筒でもよ
い。

導線１３は、１つの部材であるが、接続手段と導体固定
手段との２つの機能を有する。つまり、導ＩＪＫ１３は
、ヘリカル導体１１の一端１１ａと外部導体１ｚの内壁
とを電気的に接続する接続手段としてのａ能と、外！１
ｇ導体１２０端面Ｌ２ａで形成される平面内に、ヘリカ
ル導体１１の他端１１ｂを固定する導体固定手段として
の機能とを有するものである。

アンテナ素子４０は、外部導体１２と絶縁されているア
ンテナ座４１と、アンテナ引出線４２とを介して、ヘリ
カル導体１１のタップ位置１１ｃに接続されている。

第２レゾネータ２０は、第２レゾネータ２０と同じ構成
を有するものであり、ヘリカル導体２１と、外部導体２
２と、導線２３とを有する。

ヘリカル導体２１．外部導体２２．導線２３は、それぞ
れ、ヘリカル導体１１．外部導体１２．導線１３と同一
である。また、一端１１ａ、他端１１ｂ、端面１２ａは
、それぞれ、！２１ａ。

（ｌ端２１ｂ、端面２２ａと同一である。そして、ｔｔ
Ｓ２レゾネータ２０を構成する上記各部材の機部は、第
１レゾネータ１０を構成する上記各部材の機能と同様で
ある。なお、タップ位１１１ｃ。

２１ｃは、外部のインピーダンスに合せて調整すればよ
い。

さらに、第１レゾネータ１０と第２レゾネータ２０とは
、ガラス３０を介して、同一軸上に固定されている。す
なわち、外部導体１２の端面１２ａがガラス３０に固定
され、外部導体２２の端面２２ａもガラス３０に固定さ
れ、ヘリカル導体１１と２１とが同軸であり、外部導体
１２と２２とが同軸である。このようなレゾネータ固定
手段としては、任意の固定手段を採用することができる
。

外部導体１２．２２の各内径は、はぼ同一である必要が
あるが、外部導体１２．２２の肉厚は異なっていてもよ
い。

引出線５１は、ヘリカル導体２１のタップ位置２１ｃと
、通信装置への接続線５２とを接続するものであり、そ
の先には、コネクタ５３が接続されている。

また、第１レゾネータ１０の共振周波数は。

第２レゾネータ２０の共振周波数とほぼ同一に設定され
ている。すなわち１両共振周波数のずれは、数％以内で
ある。ただし、帯域幅が広い程。

そのずれを大きくとることができる。

なお、第２図は、ガラス３０とヘリカル導体２１とを省
略して示しである。

次に、上記実施例の動作について説明する。

第４図は、本発明アンテナ用伝送路カプラを自動車に搭
載した場合の一例を示す図である。

まず、自動車６０の窓ガラス３１をはさむように、第ル
ソネータｌＯと第２レソネータ２０とを対向して固定す
る。この場合、第１レゾネータｌＯと第２レゾネータ２
０とを同軸的に配置する。そして、第１レゾネータ１０
にアンテナ素子４０を接続する。−・方、自動車６０の
車内に通信装置５０を設置し、接続線５２を介して通信
装置５０と第２レゾネータ２０とを接続する。

このようにすると、第ルソネータｌＯと第２レゾネータ
２０との間で磁界が漏洩し、必要なＱファクタと結合係
数にとが得られ、伝送損失が少なくなる。

すなわち、まず、ヘリカル導体１１（または２１）と外
部導体１２（または２２）とを同軸に配置したことによ
って、無負荷時のＱファクタ（以下これを、「無負荷Ｑ
）といい、ｒＱＯＪとも表現する）が大さくなる。この
ＱＯの値は１通常のループコイルと比較すると数倍とな
る０通常のループコイルのＱＯが約２００であるのに対
して、Ｅ１ｇｌレゾネータ１０．第２レゾネータ２０の
それぞれのＱＱは１０００以上になる。一方、負荷時の
ＱファクタＣ以下これを、「負荷Ｑ」といい、ｒＱＬＪ
とも表現する）は１周波数帯域を決定すると、自動的に
決定されるものであり、ループコイルの場合も上記実施
例の場合もＱＬの値は同じである。したがって、上記実
施例におけるＱＯ／ＱＬは１通常のループコイルを使用
した場合よりも数倍大さくなる。このようにＱＯ／ＱＬ
が大きくなると、第６図に示すように、伝送損失が低下
するので、ループコイルを使用した場合よりも、上記実
施例の伝送効率が向上する。

通常、ヘリカルレゾネータは、空洞共振器の一変形とみ
なされるので、その共振器を、単に近接させただけでは
、結合係数Ｋが大きくなることはない、しかし、上記実
施例にあっては、外部導体の端面１２ａまたは２２ａで
形成される平面内に、ヘリカル導体の他端１１ｂまたは
２１ｂを固定してあり、その平面をガラス３０に密着し
であるので、第１レゾネータ１０と第２レゾネータ２０
との結合係数Ｋが大きくなる。

なお、アンテナ素子４０と通信装置５０とを接続した場
合、第１レゾネータｌＯのＱＬの値と第２レゾネータ２
０のＱＬの値とをほぼ同一にしである。

第１レゾネータ１０と第２レゾネータ２０との結合係数
をＫとした場合に、Ｋ・ＱＬ＝１の関係がほぼ成立する
ように、第１レゾネータ１０および第２レゾネータ２０
の形状が定められている。

上記のようにに＠ＱＬ＝１にするのは１周波数帯域を広
くするためである。

第７図は、Ｋ　−ＱＬの値を変化した場合に損失レベル
が周波数との関係でどのように変化するかを示した図表
である。

Ｋ−ＱＬ＜１の範囲（細い実線で示しである）では、損
失レベルが最小損失レベルよりも大きく、Ｋ　−ＱＬの
値を小さくすると、損失レベルが次第に大きくなる。一
方、Ｋ・ＱＬ＞ｌのａＩＩ囲（一点［１ｉおよび二点鎖
線で示しである）では、最小損失レベルの範囲が２つあ
り、その間の周波ａ帯では損失が大きくなり、一点鎖線
で示す状態よりも二点鎖線で示す状態のようにするとい
うように、Ｋ　−ＱＬの値を大きくすると、その損失が
次第に大きくなる。これに対して、に・ＱＬ＝１の場合
（太い実線で示しである）には、最小損失レベルにある
帯域幅が広い。

上記実施例ではに−ＱＬ−１を実現することができ、こ
の場合に、ＱしがＱＯに対してそれ程大きくないので、
と記のように伝送損失を小さくすることができる。これ
に対して、ループコイル使用の従来例においては、に−
ＱＬ＝１を実現することが困難であり、タップ位置を調
整すれば、無Ｉ！Ｉ！にに−ＱＬ＝１とすることができ
る。しかし、この場合、ＱＯに対してＱＬが大さくなり
、このために、ＱＯ／ＱＬが小さくなるので、第６図か
ら分るように、伝送損失が大きくなる。

なお、第５図に示すように、＆いアンテナ接続ＭＡ　４
２　ａを使用し、アンテナ素子４０ａを自動車６０の屋
根に設置してもよい。

また、第１または：ＪＳ２レゾネータの外部導体１２．
２２の内径と、第１または第２レゾネータのヘリカル導
体１１．２１の外径との比は、１．１〜２．０であるこ
とが望ましく、外部導体１２゜２２が円筒の場合にはそ
の比は１．２〜２．０であり、外部導体１１．２１が角
筒の場合にはその比は１．１−１．ｆｌであることが望
ましい。

なお、第１レゾネータ１０のヘリカル導体１１のａき方
向と、第２レゾネータ２ｏのヘリカル導体２１の巻き方
向とは同一にしである。これは、七の巻き方向を同一に
すると、静電効果があり、このために、第２レゾネータ
ＩＯと第２レゾネータ２０との間で、実際の結合係数Ｋ
が増加するためである。勿論、ヘリカル導体１１の巻き
方向とヘリカル導体２１の巻き方向とを互いに逆に設定
してもよい。

また、タップ位７１　ｌ　ｌ　ｃ　、　２１　ｃからタ
ップをとるヘリカル導体１１．２１の代りに、入出力用
のヘリカル導体と、同調用のヘリカル導体とを分離して
密巻きにしたいわゆる密４！Ｉき状のバイファイ状のコ
イルを使用してもよい。

さらに、第１レゾネータ１０または第２レゾネータ２０
とガラス３０とを密着させずに、接着テープ、保護用の
絶縁物等を介在させるようにしてもよい。

第９図は、本発明の他の実施例を示す斜視図であり、第
８図は、第９図の■−Ｎ線で切断した縦断面図である。

なお、第１図から第３図に示す部材と同一のものには、
同一の符号を付してその説明を省略する。

この実施例が第１〜３図に示した実施例と異なる点は、
円弧状のパターン１４ａを有するプリント基板１４を外
部導体１１２の端面１１２ａに設け、そのプリント基板
１４のパターン１４ａにヘリカル導体１１１の他端１１
１　ｂｔ−接続した点である。これは、第２レゾネータ
１１０についての説明であるが、第２レゾネータ１２０
についても同様である。

すなわち、円弧状のパターン２４ａを有するプリント基
板２４を外部導体１２２の端面１２２ａに設け、そのプ
リント基板２４のパターン２４ａにヘリカル導体１２１
の他端１２１ｂを接続しである。

第８，９図に示す実施例の動作は、第１〜３図の実施例
と基本的には同じである。ただし１次の点が異なる。

すなわち、ヘリカル導体を固定するよりもプリント基板
１４を固定するのが容易であるので、結局、ヘリカル導
体ｌｉｔ、１２１を固定するのに便利である。また、パ
ターン１４ａ、２４ａの形状を正確に作ることが容易で
あるので、ガラス３０に近い部分におけるヘリカル状の
導体の形状を正確に製造でき、そのバラツキが少ない、
さらに、外部導体１１２，１２２＋７）端面１１２ａ、
１２２ａ付近のヘリカル状の導体が軸と直交するので、
レゾネータ同志の結合係数Ｋが大きくなり、アンテナ用
伝送路カプラ全体の形状を更に小型にすることができる
。

上記実施例において、ガラス３０は、自動車の窓ガラス
であるが、他のガラスでもよく、たとえば、建築物の窓
ガラスでもよい、また、ガラス３０の代りに他の絶縁物
を使用してもよい。

［発明の効果］本発明によれば、絶縁物を傷付けずに、その絶縁物を介
して高周波信号を伝送する場合に、伝送周波数特性が優
れ、伝送損失が少ないことは勿論のこと、アンテナ用伝
送路カプラを小型に製造することができるという効果を
有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す縦断面図である。第２図は、上記実施例の斜視図である。第３図は、節回の■−ｍから見た横断面図である。第４図は、上記実施例を自動車に設置した場合の一例を
示す図である。第５図は、上記実施例を自動車に設置した場合の他の例
を示す図である。第６図は、ＱＯ／ＱＬ対損大損失レベルす特性図である
。第７図は、Ｋ−ＱＬを変化した場合の損失レベル変化を
示す図である。第８図は、本発明の他の実施例を示す縦断面図である。第９図は、上記他の実施例の斜視図である。１０．１１０−’−−第１導体、２０，１２０−−−第
２導体、１１，２１．ｌｌｌ、１２１−−一ヘリカル導
体、１２，２２，１１２，１２２−ｍ−外部導体、ｌｌ
ａ、２１ａ、１ｌｌａ。１２１　ａ　−−−一端、ｌｌｂ、２１ｂ。１１１ｂ、１２１ｂ−−一他端、１３．２３゜１１３．
１２３−−一接続手段または導体固定手段としての導線
、３０−ｍ−ガラス。特許出願人　　原田工業株式会社第４図ムｎ０　　２　　　　　％

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ヘリカル導体と；このヘリカル導体の外部に配置され、しかも前記ヘリカ
ル導体とほぼ同軸的に配置された外部導体と；前記ヘリカル導体の一端と前記外部導体の内壁とを電気
的に接続する接続手段と；円弧状の導電パターンを具備するプリント基板と；前記外部導体の端面で形成される平面内に前記導電パタ
ーンを設置するように、前記プリント基板を固定するプ
リント基板固定手段と；前記ヘリカル導体の他端と前記導電パターンとを接触さ
せる接触手段と；を有し、前記外部導体の内径と前記ヘリカル導体の外径
との比が１．１〜２．０であることを特徴とするアンテ
ナ用伝送路カプラ。
（２）特許請求の範囲第１項において、前記外部導体は、円筒または角筒であることを特徴とす
るアンテナ用伝送路カプラ。
（３）特許請求の範囲第１項において、前記導電パターンと前記外部導体とは、開放されている
か、または数ピコファラッド以下の容量で分離保持され
ていることを特徴とするアンテナ用伝送路カプラ。
（４）ヘリカル導体と、このヘリカル導体の外部に配置
されしかも前記ヘリカル導体とほぼ同軸的に配置された
外部導体と、前記ヘリカル導体の一端と前記外部導体の
内壁とを電気的に接続する接続手段と、円弧状の導電パ
ターンを具備するプリント基板と、前記外部導体の端面
で形成される平面内に前記導電パターンを設置するよう
に前記プリント基板を固定するプリント基板固定手段と
、前記ヘリカル導体の他端と前記導電パターンとを接触
させる接触手段とで構成される第１レゾネータと；この第１レゾネータと同じ構成を有する第２レゾネータ
と；前記第１レゾネータの前記プリント基板を絶縁物に固定
させ、前記第２レゾネータの前記プリント基板を前記絶
縁物に固定させ、しかも前記第１レゾネータと前記第２
レゾネータとを同一軸上に固定するレゾネータ固定手段
と；を有し、前記第１または第２レゾネータ内の外部導体の
内径と、前記第１または第２レゾネータのヘリカル導体
の外径との比が１．１〜２．０であることを特徴とする
アンテナ用伝送路カプラ。
（５）特許請求の範囲第４項において、前記第１レゾネータと前記第２レゾネータとの結合係数
をＫとし、負荷時のＱファクタをＱＬとした場合に、Ｋ
・ＱＬ＝１の関係がほぼ成立するように、前記第１レゾ
ネータおよび前記第２レゾネータの形状が定められてい
ることを特徴とするアンテナ用伝送路カプラ。
（６）特許請求の範囲第４項において、前記第１レゾネータは、そのヘリカル導体の一部に、ア
ンテナと接続するアンテナ接続手段を有し；前記第２レゾネータは、そのヘリカル導体の一部に、通
信装置と接続する通信装置接続手段を有し；前記第１レゾネータの負荷時のＱファクタと前記第２レ
ゾネータの負荷時のＱファクタとがほぼ同一であること
を特徴とするアンテナ用伝送路カプラ。
（７）特許請求の範囲第４項において、前記第１レゾネータの共振周波数は、前記第２レゾネータの共振周波数とほぼ同一であることを特
徴とするアンテナ用伝送路カプラ。
（８）特許請求の範囲第４項において、前記第１レゾネータの外部導体の内径と、前記第２レゾ
ネータの内径とがほぼ同一であることを特徴とするアン
テナ用伝送路カプラ。
（９）特許請求の範囲第４項において、前記第１または第２レゾネータ内の外部導体の内径と、
前記第１または第２レゾネータのヘリカル導体の外径と
の比は、前記外部導体が円筒の場合に１．２〜２．０で
あり、前記外部導体が角筒の場合に１．１〜１．８であ
ることを特徴とするアンテナ用伝送路カプラ。
（１０）特許請求の範囲第４項において、前記第１レゾネータのヘリカル導体の巻き方向と、前記
第２レゾネータのヘリカル導体の巻き方向とが同一であ
ることを特徴とする伝送路カプラ。
（１１）特許請求の範囲第４項において、前記絶縁物は、自動車の窓ガラスまたは建築物の窓ガラ
スであることを特徴とする伝送路カプラ。
（１２）特許請求の範囲第４項において、前記レゾネータ固定手段は、前記第１レゾネータまたは
前記第２レゾネータと、前記絶縁物とを密着させるもの
であることを特徴とするアンテナ用伝送路カプラ。
（１３）特許請求の範囲第４項において、前記レゾネータ固定手段は、前記第１レゾネータまたは
第２レゾネータと、前記絶縁物との間に、接着テープま
たは保護絶縁物を介在させるものであることを特徴とす
るアンテナ用伝送路カプラ。