DE60100492T2

DE60100492T2 - Mehrfrequenzantenne

Info

Publication number: DE60100492T2
Application number: DE60100492T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Shimizu; Yoshio Warabi-shi KADOTA
Original assignee: Nippon Antenna Co Ltd
Current assignee: Nippon Antenna Co Ltd
Priority date: 2000-03-17
Filing date: 2001-02-23
Publication date: 2004-02-19
Anticipated expiration: 2021-02-24
Also published as: JP3464639B2; JP2001267831A; DE60100492D1; EP1187253A4; EP1187253A1; EP1187253B1; WO2001071847A1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mehrfrequenzantenne, die in einem ersten Frequenzband und einem zweiten Frequenzband arbeitet und zur Anwendung auf eine Mehrfrequenzantenne für ein Fahrzeug geeignet und imstande ist, ein erstes Mobilfunkband, ein zweites Mobilfunkband, AM/FM-Rundfunk und das GPS-Band zu empfangen.
STAND DER TECHNIK
Es gibt verschiedene Arten von Antennen, die an einem Fahrzeug angebracht werden, aber Dachantennen, die auf dem Fahrzeugdach installiert werden, sind bevorzugt worden, weil sie es ermöglichen, die Empfangsempfindlichkeit durch die Installation der Antenne auf dem Dach, das die höchste Stelle an dem Fahrzeug ist, zu verbessern. Da außerdem normalerweise ein AM/FM-Radio in dem Fahrzeug eingebaut ist, ist es bequem, eine Antenne zu verwenden, die sowohl das AM- als auch das FM-Radioband zu empfangen imstande ist, und Dachantennen, die zwei Radiobänder gemeinsam empfangen können, haben daher große Verbreitung gefunden.
Des Werteren sind in den letzten Jahren Fahrzeug-Navigationssysteme, die GPS (Globales Positionsbestimmungssystem) verwenden, und Mobiltelefone zunehmend beliebt geworden, und GPS-Antennen für Fahrzeug-Navigationssysteme und Mobilfunkantennen für Mobiltelefone sind an Fahrzeugen installiert worden.
Wenn das Fahrzeug ein schlüsselloses Zugangssystem besitzt, bei dem das Verriegeln und Entriegeln der Türen drahtlos ferngesteuert wird, wird außerdem eine Antenne für den schlüssellosen Zugang an dem Fahrzeug angebracht.
Das unabhängige Installieren verschiedener Arten von Antennen für diese Zwecke an einem Fahrzeug bringt jedoch nicht nur Konstruktionsprobleme mit sich, sondern erschwert auch die Wartungs- und Installationsaufgaben und dergleichen, und daher ist eine Mehrfrequenzantenne, die ein Mobiltelefonband, FM/AM-Radiobänder, das GPS-Band und das Band für den schlüssellosen Zugang und dergleichen in einer einzigen Antenne empfängt, vorgeschlagen worden.
Eine in der japanischen Patentoffenlegung Nr. H6-132714 offenbarte Mehrfrequenzantenne ist als ein Beispiel dieses Typs von Mehrfrequenzantenne bekannt. Diese Mehrfrequenzantenne besteht aus einer einziehbaren Stabantenne, die eine kombinierte Dreiwellen-Antenne zum Empfangen eines Mobiltelefonbandes, FM-Radiobandes und AM-Radiobandes bildet, einem Flächenstrahlungsetement, das eine GPS-Antenne zum Empfangen von GPS-Signalen bildet, und einem Schleifenstrahlungselement, das eine Antenne für den schlüssellosen Zugang zum Empfangen der Signale für den schlüssellosen Zugang bildet.
Diese jeweiligen Antennen sind auf der Oberseite eines Hauptkörpers angebracht, und eine Metallplatte ist in dem oberen Teil der Hauptkörpers vorhanden, wobei der Flächenstrahlungskörper und der Schleifenstrahlungskörper durch eine induktive Schicht auf dieser Platte gebildet werden. Da die Platte ein Gegengewicht bildet, arbeiten das Flächenstrahlungselement und das Schleifenstrahlungselement als Mikrostrip-Antennen. Des Werteren ist über dem Flächenstrahlungselement und dem Schleifenstrahlungselement eine Schutzabdeckung gebildet.
Da eine Mehrfrequenzantenne dieses Typs eine einziehbare Stabantenne umfasst, ist es erforderlich, einen Raum zum Unterbringen der Stabantenne bereitzustellen, wenn sie installiert wird. Während es möglich ist, die Mehrfrequenzantenne auf dem Kofferraumdeckel oder dem Kotflügel, wo ein solcher Raum gebildet werden kann, zu installieren, kann sie deshalb nicht auf dem Dach, das die optimale Stelle zum Anbringen einer Antenne ist, installiert werden, weil dieses nicht über den benötigten Unterbringungsraum verfügt. Wenn die Mehrfrequenzantenne auf dem Kofferraumdeckel oder dem Kotflügle installiert wird, besteht, da der Neigungswinkel des GPS-Satelliten in vielen Fällen ein niedriger Neigungswinkel ist, in diesem Fall eine Gefahr, dass die elektromagnetischen Wellen von dem Satelliten, abhängig von der Position des GPS-Satelliten, durch den Fahrzeugkörper abgeschirmt werden können. In der japanischen Patentoffenlegung Nr. H10-93327 (CP 0862 234) wird daher eine Mehrfrequenzantenne offenbart, die konstruiert, dieses Problem zu lösen.
Diese Mehrfrequenzantenne besteht aus einem Antennenelement, das zum Schwingen bei mehrfachen Frequenzen bestimmt ist, indem es mit einer Faltenspule versehen ist, und einem Abdeckabschnitt mit einer eingebauten Regelschaltungsplatine oder dergleichen, auf der dieses Antennenelement installiert ist. indem dieser Abdeckabschnitt an dem Dach befestigt wird, kann die Mehrfrequenzantenne auf dem Dach installiert werden.
Im Allgemeinen wird eine Mehrzahl von Frequenzbändern für die Benutzung durch Mobiltelefone zugeteilt. Zum Beispiel werden in dem in Japan benutzten PDC (Personal-Digital-Cellular-Telekommunikationssystem) das 800 MHz Band (810 MHz–956 MHz) und das 1.4 GHz Band (1429 MHz–1501 MHz) zugeteilt. In Europa werden das 800 MHz (870 MHz–960 MHz) GSM (Globales System für Mobilkommunikation) und das 1.7 GHz (1710 MHz–1880 MHz) DCS (Digital-Cellular-System) eingesetzt. Um eine Antenne in einer Mehrzahl von Betriebsfrequenzen dieser Art zu betreiben, werden Antennen, die in den betreffenden Frequenzbändern arbeiten, bereitgestellt, aber gewöhnlich werden zwei Antennen mittels einer Drosselspule verbunden, sodass sie gegenseitig den Betrieb der anderen beeinflussen, siehe z. B. EP 0657 093 .
In einer Drosselspule, wie z. B. einer Faltenspule oder dergleichen, ist es jedoch schwer, Signale über einen breiten Frequenzbereich zu trennen. Mit anderen Worten, auch wenn eine Drosselspule zwischen Antennen, die in jeweiligen Frequenzbändern arbeiten, bereitgestellt wird, ist es, wenn die Frequenzbandbreiten wie in Mobiltelefonbändern groß sind, nicht möglich, die betreffenden Antennen über diesen Frequenzbändern unabhängig erbeiten zu lassen, und daher gibt es ein Problem insofern, als die Antennen sich gegenseitig beeinflussen und nicht dazu gebracht werden können, zufriedenstellend zu arbeiten.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Mehrfrequenzantenne einer neuartigen Zusammensetzung bereitzustellen, die über zwei verschiedenen breiten Frequenzbändern arbeitet, wie in den anliegenden Ansprüchen dargelegt. Um die vorerwähnte Aufgabe zu erfüllen, umfasst die Antenne ein erstes Element, das in einem ersten Frequenzband arbeitet, und ein zweites Element mit einer rechteckigen erweiterten Strahlungsoberfläche, das in einem zweiten Frequenzband arbeitet, das höher als das erste Frequenzband ist, und mit einem Zwischenbereich des ersten Elements verbunden ist. Die Arbeitsprinzipien der Mehrfrequenzantenne der vorliegenden Erfindung gemäß dieser Zusammensetzung sind nicht klar, aber die Antennen sind imstande, unabhängig ohne gegenseitige nachteilige Wirkungen zu arbeiten, auch wenn das erste Frequenzband und das zweite Frequenzband breite Frequenzbänder sind, z. B. Mobiltelefonbänder. Da das zweite Element eine erweiterte Strahlungsoberfläche besitzt, ist es möglich, im Wesentlichen Rundstrahleigenschaften in der horizontalen Ebene zu erzielen.
Des Weiteren wird in der erfindungsgemäßen Mehrfrequenzantenne das erste Frequenzband als ein erstes Mobilfunkband genommen, und das zweite Frequenzband wird als ein zweites Mobilfunkband genommen, das ein Frequenzband ist, das etwa zweimal so hoch wie das erste Mobilfunkband ist.
Außerdem kann, wenn das erste Element in zwei geteilt wird und das untere Element des geteilten ersten Elements innerhalb eines Abdeckabschnitts untergebracht wird, während das zweite Element ebenfalls innerhalb des Abdeckabschnitts untergebracht wird, eine kompakte Mehrfrequenzantenne erhalten werden. Es ist möglich, eine Schaltungsplatine, die einen Frequenzteiler und dergleichen enthält, herzustellen, die in dem Raum innerhalb des Abdeckabschnitts untergebracht werden kann.
Durch Bereitstellen eines Elements, das in einem viel tieferen Frequenzband, z. B. einem AM/FM-Band arbeitet, über eine Drosselspule am oberen Ende des ersten Elements ist es außerdem möglich, eine Mehrfrequenzantenne, die bei drei oder mehr Frequenzen arbeitet, zu erhalten. Des Weiteren kann, wenn eine GPS-Antenneneinheit in dem Unterbringungsraum innerhalb der Abdeckung bereitgestellt wird, das GPS-Signal ebenfalls empfangen werden, ohne die anderen Antennen nachteilig zu beeinflussen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Zeichnung, die eine Teilschnittansicht des Aufbaus einer ersten Ausführung einer erfindungsgemäßen Mehrfrequenzantenne zeigt.
2 ist eine Zeichnung, die eine vergößerte Teilansicht einer Mehrfrequenzantenne nach einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt.
3 ist eine Zeichnung, die den Aufbau eines unteren Elements eines geteilten D-Netz-Elements und ein E-Netz-Element in einer Mehrfrequenzantenne nach einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
4 ist eine Zeichnung, die den detaillierten Aufbau eines unteren Elements eines geteilten D-Netz-Elements einer Mehrfrequenzantenne nach einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
5 ist eine Zeichnung, die den detaillierten Aufbau des E-Netz-Elements in einer Mehrfrequenzantenne nach einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt.
6 ist eine Zeichnung, die den allgemeinen Aufbau eines mit einem D-Netz-Element verbundenen E-Netz-Elements in einer Mehrfrequenzantenne nach einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt.
7 ist ein Diagramm, das Impedanzeigenschaften in einem D-Netz-Frequenzband zeigt, wenn bestimmte Konstanten für die Abmessungen eines D-Netz-Elements und eines E-Netz- Elements in einer Mehrfrequenzantenne nach einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
8 ist ein Diagramm, das VSWR-Eigenschaften in einem D-Netz-Frequenzband zeigt, wenn bestimmte Konstanten für die Abmessungen eines D-Netz-Elements und eines E-Netz-Elements in einer Mehrfrequenzantenne nach einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
9 ist ein Diagramm, das Impedanzeigenschaften in einem E-Netz-Frequenzband zeigt, wenn bestimmte Konstanten für die Abmessungen eines D-Netz-Elements und eines E-Netz-Elements in einer Mehrfrequenzantenne nach einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
10 ist ein Diagramm, das VSWR-Eigenschaften in einem E-Netz-Frequenzband zeigt, wenn bestimmte Konstanten für die Abmessungen eines D-Netz-Elements und eines E-Netz-Elements in einer Mehrfrequenzantenne nach einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
11 ist ein Diagramm, das Richteigenschaften und einen Messzustand bei einer niedrigsten D-Netz-Frequenz zeigt, wenn bestimmte Konstanten für die Abmessungen eines D-Netz-Elements und eines E-Netz-Elements in einer Mehrfrequenzantenne nach einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
12 ist ein Diagramm, das Richteigenschaften in einer horizontalen Ebene bei einer mittleren und einer höchsten D-Netz-Frequenz zeigt, wenn bestimmte Konstanten für die Abmessungen eines D-Netz-Elements und eines E-Netz-Elements in einer Mehrfrequenzantenne nach einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
13 ist ein Diagramm, das Richteigenschaften in einer horizontalen Ebene bei einer niedrigsten und einer mittleren E-Netz-Frequenz zeigt, wenn bestimmte Konstanten für die Abmessungen eines D-Netz-Elements und eines E-Netz-Elements in einer Mehrfrequenzantenne nach einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
14 ist ein Diagramm, das Richteigenschaften in einer horizontalen Ebene bei einer höchsten E-Netz-Frequenz zeigt, wenn bestimmte Konstanten für die Abmessungen eines D-Netz-Elements und eines E-Netz-Elements in einer Mehrfrequenzantenne nach einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
15 ist ein Diagramm, das den Messzustand von Richteigenschaften in einer vertikalen Ebene veranschaulicht, wenn eine Mehrfrequenzantenne nach einer ersten Auführung der vorliegenden Erfindung aufrecht gestellt ist.
16 ist ein Diagramm, das Richteigenschaften in einer vertikalen Ebene bei einer niedrigsten und einer mittleren D-Netz-Frequenz zeigt, wenn bestimmte Konstanten für die Abmessungen eines D-Netz-Elements und eines E-Netz-Elements in einer Mehrfrequenzantenne nach einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
17 ist ein Diagramm, das Richteigenschaften in einer vertikalen Ebene bei einer niedrigsten E-Netz-Frequenz zeigt, wenn bestimmte Konstanten für die Abmessungen eines D-Netz-Elements und eines E-Netz-Elements in einer Mehrfrequenzantenne nach einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
18 ist ein Diagramm, das Richteigenschaften in einer vertikalen Ebene bei einer mittleren und einer höchsten E-Netz-Frequenz zeigt, wenn bestimmte Konstanten für die Abmessungen eines D-Netz-Elements und eines E-Netz-Elements in einer Mehrfrequenzantenne nach einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
19 ist ein Diagramm, das den Messzustand von Richteigenschaften in einer vertikalen Ebene veranschaulicht, wenn eine Mehrfrequenzantenne nach einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung geneigt ist.
20 ist ein Diagramm, das Richteigenschaften in einer vertikalen Ebene bei einer niedrigsten D-Netz-Frequenz zeigt, wenn bestimmte Konstanten für die Abmessungen eines D-Netz-Elements und eines E-Netz-Elements in einer Mehrfrequenzantenne nach einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
21 ist ein Diagramm, das Richteigenschaften in einer vertikalen Ebene bei einer mittleren und einer höchsten D-Netz-Frequenz zeigt, wenn bestimmte Konstanten für die Abmessungen eines D-Netz-Elements und eines E-Netz-Elements in einer Mehrfrequenzantenne nach einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
22 ist ein Diagramm, das Richteigenschaften in einer vertikalen Ebene bei einer niedrigsten und einer mittleren E-Netz-Frequenz zeigt, wenn bestimmte Konstanten für die Abmessungen eines D-Netz-Elements und eines E-Netz-Elements in einer Mehrfrequenzantenne nach einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
23 ist ein Diagramm, das Richteigenschaften in einer vertikalen Ebene bei einer höchsten E-Netz-Frequenz zeigt, wenn bestimmte Konstanten für die Abmessungen eines D-Netz- Elements und eines E-Netz-Elements in einer Mehrfrequenzantenne nach einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
24 ist eine Zeichnung, die eine Teilschnittansicht eines Aufbaus einer zweiten Ausführung einer erfindungemäßen Mehrfrequenzantenne zeigt.
25 ist eine Zeichnung, die eine Teilvergrößerung einer Mehrfrequenzantenne nach einer zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt.
26 ist eine Zeichnung, die den Aufbau eines unteren Elements eines geteilten D-Netz-Elements und ein E-Netz-Element in einer Mehrfrequenzantenne nach einer zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt.
27 ist eine Zeichnung, die den detaillierten Aufbau eines unteren Elements eines geteilten D-Netz-Elements in einer Mehrfrequenzantenne nach einer zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt.
28 ist eine Zeichnung, die den detaillierten Aufbau eines E-Netz-Elements in einer Mehrfrequenzantenne nach einer zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt.
29 ist eine Zeichnung, die den allgemeinen Aufbau eines mit einem D-Netz-Element verbundenen E-Netz-Elements in einer Mehrfrequenzantenne nach einer zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt.
BESTE WEISE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
1 zeigt eine Teilschnittansicht des Aufbaus einer ersten Ausführung einer erfindungsgemäßen Mehrfrequenzantenne, und 2 zeigt eine vergrößerte Ansicht davon.
Wie in diesen Zeichnungen gezeigt, wird die Mehrfrequenzantenne 100 nach der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung durch ein lineares Antennenelement 1 und einen Abdeckabschnitt 2 aus Kunstharz, auf dem das Antennenelement 1 abnehmbar installiert ist, gebildet. Das Antennenelement 1 umfasst eine spiralförmig geformten Spiralelementabschnitt 31 und eine am oberen Ende des Spiralelementabschnitts 31 angebrachte Antennenspitze 32. Außerdem ist ein geformter Antennenbasisabschnitt 30 auf dem unteren Ende des Spiraielementabschnitts 31 vorhanden. Ein biegsamer, elastischer Elementabschnitt 16, der mit dem unteren Ende des Spiralelementabschnitts 31 verbunden ist, und eine Drosselspule 14, von der ein Ende mit dem unteren Ende des elastischen Elementabschnitts 16 verbunden ist, sind im inneren des Antennenbasisabschnitts 30 vorhanden. Des Weiteren ist das andere Ende der Drosselspule 14 mit einem D-Netz-Element 13 verbunden, das einem oberen D-Netz-Element entspricht, und eine Befestigungsschraube 12 ist auf dem unteren Ende des D-Netz-Elements 13 vorhanden.
"D-Netz" bezeichnet hier ein erstes Mobiltelefonband, das auf dem vorerwähnten GSM-System basiert, und "E-Netz", das nachfolgend erwähnt wird, bezeichnet ein zweites Mobiltelefonband, das auf dem vorerwähnten DCS-System basiert.
Im Übrigen wird eine in einer Spulenform gewickelte Windgeräusch-Vermeidungseinrichtung ebenfalls auf dem Spiralelementabschnitt 31 bereitgestellt. Außerdem dient der elastische Elementabschnitt 16 dazu, das Antennenelement 1 am Biegen und Brechen zu hindern, wenn eine seitliche Last daran angelegt wird. Dieser elastische Elementabschnitt 16 kann durch ein biegsames Leitungskabel oder eine Schraubenfeder gebildet werden.
Eine Metallgrundplatte 25 ist in den durch Kunstharzformung gebildeten Abdeckabschnitt 2 eingepasst, und ein zylindrischer Installationsabschnitt 24 zur Installation auf dem Dach oder dergleichen eines Fahrzeugs ist aus dieser Grundplatte 25 hervorstehend gebildet. Ein Schraubengewinde ist in den äußeren Umfang der Grundplatte 25 geschnitten, und Signalkabel und Stromkabel, die aus dem Inneren des Abdeckabschnitts 2 laufen, können durch ein auf der Innenseite davon gebildetes Spanloch eingeführt werden.
Der Abdeckabschnitt 2 beherbergt ein unteres Element 10 zum D-Netz-Gebrauch und ein Element 11 zum E-Netz-Gebrauch, das so geformt ist, dass es eine rechteckige Strahlungsoberfläche besitzt, die an die Nachbarschaft des oberen Endes des unteren Elements 10 anschließt. Die Zusammensetzung des unteren D-Netz-Elements 10 und des E-Netz-Elements 11 wird in 3 veranschaulicht. Des Weiteren wird ein Schraubenaufnahmeabschnitt 2a zum Aufnehmen eines am unteren Ende des Antennenbasisabschnitts 30 vorhandenen Befestigungsschraubenabschnitts 12 auf der Oberseite des Abdeckabschnitts 2 bereitgestellt. Ein Schraubengewinde ist in den inneren Umfang dieses Metallschrauben-Aufnahmeabschnitts 2a geschnitten, der als ein Einsatz in dem Abdeckabschnitt 2 gebildet ist. Am unteren Ende des Schraubenaufnahmeabschnitts 2a ist ein Anschlussabschnitt 10a vorhanden, der auf dem vorderen Ende des unteren Elements 10 gebildet ist und in den ein auf dem vorderen Ende des Befestigungsschraubenabschnitts 12 gebildeter Anschlusseinführungsabschnitt 12a geschraubt wird. Mit anderen Worten, durch Schrauben des auf dem Antennenbasisabschnitt 30 bereitgestellten Befestigungsschraubenabschnitts 12 in den Schraubenaufnahmeabschnitt 2a werden der Anschlussabschnitt 10a und das D-Netz-Element 13 in dem Antennenbasisabschnitt 30 mittels des Befestigungsschraubenabschnitts 12 elektrisch verbunden. Dadurch werden das D-Netz-Element 13, das ein Element der geteilten D-Netz-Antenne bildet, und das untere Element 10, das das andere Element derselben bildet, verbunden.
Eine Schaltungsplatine 21 ist an das untere Ende des unteren Elements 10 gelötet, und ein Filter zum Teilen von Wellen zwischen einem D-Netz- und E-Netz-Mobiltelefonband und einem AM/FM-Band ist in dieser Schaltungsplatine 21 vorhanden. Das damit geteilte AM/FM-Bandsignal wird durch eine Verstärkungsschaltung verstärkt, die in einer Verstärkungsschaltungsplatine 22 enthalten ist, die in dem Abdeckabschnitt 2 untergebracht ist. Des Weiteren ist eine GPS-Einheit 23, die aus einer GPS-Antenne und einem Umsetzerabschnitt zum Umsetzen von empfangenen GPS-Signalen in Zwischenfrequenzsignale besteht, innerhalb des Abdeckabschnitts 2 untergebracht. Da das E-Netz-Element 11 so konstruiert ist, dass es sich an der Rückseite des unteren Elements 10 befindet, beeinflusst es in diesem Fall nicht die Richteigenschaften bei geringern Neigungswinkel der GPS-Antenne in der GPS-Einheit 23. Des Weiteren werden D-Netz- und E-Netz-Mobiltelefonbandsignale aus einem mit der Schaltungsplatine 21 verbundenen Signalkabel extrahiert, während AM/FM-Signalbandsignale aus der Verstärkungsschaftungsplatine 22 extrahiert werden, und in Zwischenfrequenzsignale umgesetzte GPS-Signale werden aus einem mit der GPS-Einheit 23 verbundenen Signalkabel extrahiert. Diese Kabel werden aus dem Abdeckabschnitt 2 herausgeführt, inden sie durch das Innere des Installationsabschnitts 24 laufen, und werden dann mit entsprechenden Einrichtungen, die sich innerhalb des Fahrzeugs befinden, verbunden.
Der Aufbau des unteren D-Netz-Elements 10 und des E-Netz-Elements 11 wird in 3 veranschaulicht. Der Aufbau des unteren Elements 10 wird später beschrieben, aber er ist plattenförmig mit einem Frontendeabschnitt, der zu einer ungefähren L-Form im Querschnitt durch Berarbeiten einer Metallplatte gebogen wird, und ein Schraubengewindeabschnitt 10d, in den der Anschlusseinführungsabschnitt 12 geschraubt wird, ist etwa in der Mitte des Anschlussabschnitts 10a, der an dessen gebogenem Frontendeabschnitt gebildet ist, gebildet. Außerdem ist ein Lötstück 10b zum Löten an die Schaltungsplatine 21 am unteren Ende des unteren Elements 10 gebildet.
Des Weiteren wird das E-Netz-Element 11 durch Bearbeiten einer Metallplatte so geformt, dass es eine ungefähr rechteckige Strahlungsoberfläche aufweist, wobei ein Anschlussstück, das sich von etwa der Mitte einer Kante davon erstreckt, in einer quadratischen U-Form gebogen ist, und ein Haltestück 11a auf dem vorderen Ende davon gebildet ist. Dieses Haltestück 11a wird in ein ausgeschnittenes Fenster eingesetzt, das im oberen Teil des Hauptelements des unteren Elements 10 gebildet ist, und es hält das untere Element an beiden Sei ten davon. Durch Löten des so gehaltenen Teils wird das E-Netz-Element 11 an dem unteren Element 10 befestigt und auch elektrisch damit verbunden. Wie nachstehend beschrieben, besitzt dieses E-Netz-Element 11 eine vergrößerte Strahlungsoberfläche mit einer ungefähr rechteckigen rm, sodass es im Wesentlichen Rundstrahleigenschaften in der horizontalen Ebene aufweist. Des Weiteren ist jeder Endabschnitt des E-Netz-Elements 11 etwas nach vorne gebogen, und beide Eckenbereiche seiner oberen Kante werden durch Bearbeiten weggeschnitten. Dies ist, damit das E-Netz-Element 11 in einem engen Unterbringungsraum untergebracht werden kann, der durch die Rückseite des unteren Elements 10 und die Seitenwand des Abdeckabschnitts 2 gebildet wird. Das Biegen des E-Netz-Elements 11 und das Entfernen der zwei Eckenbereiche desselben beeinflussen nicht die Richteigenschaften desselben in der Horizontalebene.
In der Mehrfrequenzantenne 100 nach der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung werden mittels der vorerwähnten Zusammensetzung das geteilte D-Netz-Element 13 und das untere D-Netz-Element 10 verbunden, wenn das Antennenelement 1 in den Abdeckabschnitt 2 geschraubt wird. Mit anderen Worten, in der Mehrfrequenzantenne 100 nach der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung, wie in 1 veranschaulicht, ist die D-Netz-Antenne eine Antenne, die in einem Bereich zwischen der Schaltungsplatine 21 und dem unteren Ende der Drosselspule 14 arbeitet. Außerdem ist die E-Netz-Antenne eine Antenne, die in einem Bereich zwischen der Schaltungsplatine 21 und dem oberen Ende des unteren Elements 10 arbeitet. Des Weiteren ist die AM/FM-Band-Antenne eine Antenne, die in dem Bereich zwischen der Schaltungsplatine 21 und der Antennenspitze 32 arbeitet. Sie schwingt jedoch nicht in dem AM-Band.
Als Nächstes wird die einzelne Zusammensetzung des unteren Elements 10 und des E-Netz-Elements 11 in der Mehrfrequenzantenne 100 in der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung mit Verweis auf 4 und 5 beschrieben.
4 zeigt den detaillierten Aufbau des unteren Elements 10: 4(a) ist eine Vorderansicht des unteren Elements 10; 4(b) ist eine Seitenansicht desselben; 4(c) ist eine Rückseitenansicht desselben, und 4(d) ist eine Unterseitenansicht desselben.
Wie in diesen Zeichnungen gezeigt, hat das untere Element 10 eine Plattenform, wobei der Frontendeabschnitt desselben zu einer im Querschnitt ungefähren L-Form durch Berarbeiten einer Metallplatte gebogen ist. Der gebogene Frontendeabschnitt desselben wird als ein Verbindungsabschnitt 10a genommen, und ein Schraubengewindeabschnitt 10d, in den der Anschlusseinführungsabschnitt 12a geschraubt wird, ist etwa in der Mitte dieses Verbindungs abschnitts 10a gebildet. Des Weiteren ist eine Verjüngung an dem Hauptstück 10c angebracht, die sich von dem Ende des Verbindungsabschnitts 10a nach unten erstreckt, sodass sie an ihrem unteren Ende eine schmalere Breite aufweist, und der obere Teil davon ist leicht in Richtung auf die Rückseite gebogen. Ein Lötstück 10b zum Löten an die Schaltungsplatine 21 ist am unteren Ende des Hauptstücks 10c gebildet. Außerdem ist ein Teil des oberen Teils des Hauptstücks 10c ausgeschnitten, um ein ausgeschnittenes Fenster 10e zu bilden.
5 zeigt den detaillierten Aufbau des E-Netz-Elements 11: 5(a) ist eine Vorderansichts des E-Netz-Elements 11; 5(b) ist eine Seitenansicht desselben, und 5(c) ist eine Unterseitenansicht desselben.
Wie in diesen Zeichnungen gezeigt, wird das E-Netz-Element 11 mit einer vergrößerten Strahlungsoberfläche mit einer ungefähr rechteckigen Form durch Bearbeiten einer Metallplatte gebildet, und Endstücke 11d, 11e auf jeder Seite werden auf der ungefähr rechteckigen Strahlungsoberfläche leicht nach vorne gebogen, und beide Eckenabschnitte der oberen Kante derselben werden durch Bearbeiten weggeschnitten. Außerdem werden ein Verbindungsstück 11f und ein gebogenes Stück 11b durch Verlängern eines Teils von etwa der Mitte der oberen Kante des Elements 11 und Biegen desselben in eine quadratische U-Form gebildet. Ein Haltestück 11a wird durch Abschneiden eines Teils der Vorderkante des gebogenen Stücks 11b gebildet.
Dieses Haltestück 11a wird eingesetzt, um auf jeder Seite des ausgeschnittenen Fensters 10e zu sitzen, um einen oberen Teil des Hauptstücks 10c des unteren Elements 10 zu bilden. Wenn so gehalten, kann das E-Netz-Element 11 an dem unteren Element 10 befestigt werden, und eine gegenseitige elektrische Verbindung kann hergestellt werden, indem das Haltestück 11a um den Rand des ausgeschnittenen Fensters 10e herum gelötet wird. Wenn der Biegewinkel des Mittelstücks 11c in Bezug auf das Verbindungsstück 11f auf größer als 90° gesetzt wird, wenn das E-Netz-Element 11 an dem unteren Element 10 befestigt wird, werden das untere Element 10 und das Mittelstück 11c des E-Netz-Elements 11 ungefähr parallel liegen.
Die Mehrfrequenzantenne 100 nach der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung arbeitet gleichzeitig als eine Vierfrequenz-Antenne für D-Netz- und E-Netz-Mobiltelefonbänder und ein AM/FM-Band, und außerdem können GPS-Signale mittels einer getrennt bereitgestellten GPS-Einheit 23 empfangen werden. In diesem Fall, wenn keine AM/FM-Band-Einrichtungen vorhanden sind, und daher die AM/FM-Antenne überflüssig ist, ist es möglich, nur das D-Netz-Element 13, das eines der geteilten Elemente ist, innerhalb des Anten nenbasisabschnitts 30 unterzubringen. Auf diese Weise kann die Mehrfrequenzantenne 100 nach der ersten Auführung der vorliegenden Erfindung eine Mehrfrequenzantenne sein, die mittels des Antennenelements 1 nur im D-Netz und im E-Netz arbeitet. In diesem Fall kann natürlich die Länge des Antennenelements 1 entsprechend verkürzt werden.
Als Nächstes wird der Aufbau der D-Netz- und E-Netz-Antenne in der Zusammensetzung von 1 durch die folgende Erklärung des theoretischen Aufbaus einer Antenne beschrieben, die als eine Mehrfrequenzantenne benutzt wird, die in dieser Weise nur im D-Netz und E-Netz arbeitet.
6(a) zeigt den theoretischen Aufbau einer Antenne, die nur im D-Netz und E-Netz arbeitet, bezüglich der Mehrfrequenzantenne 100 nach der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung.
Wie in 6(a) gezeigt, ist die geteilte D-Netz-Antenne eine lineare Antenne der Länge L1, die eine oberen Abschnitt, der ein D-Netz-Element 13 bildet, und einen unteren Abschnitt umfasst, der ein unteres Element 10 der Länge L2 bildet. Des Werteren ragt die so aufgebaute D-Netz-Antenne in einer leicht geneigten Weise unter einem Winkel θ1 in Bezug auf die Horizontalebene hervor. Ein E-Netz-Element 11 mit einer Länge L3 ist mit einem Bereich verbunden, wo sich das D-Netz-Element 13 mit dem unteren Element 10 vereinigt. Das E-Netz-Element 11 ist ungefähr parallel zu dem unteren Element 10 angeordnet, durch die Länge L4 des oben beschriebenen Verbindungsstücks 11f davon getrennt. Das vordere Ende dieses Verbindungstücks 11f ist mit einem Zwischenteil der D-Netz-Antenne verbunden, die durch das D-Netz-Element 13 und das untere Element 10 gebildet wird. Der Aufbau des E-Netz-Elements 11 ist wie in 5 veranschaulicht, und seine ungefähre Form wird in 6(b) und 6(c) veranschaulicht, wobei die Breite der Rechteckform, die die vergrößerte Strahlungsoberfläche bildet, als W1 genommen wird. Das untere Ende des unteren Elements 10 bildet einen Elektrizitätsspeisepunkt für die D-Netz-Antenne und das E-Netz-Element 11, wie in den Zeichnungen veranschaulicht.
Die in 6 gezeigten Abmessungen, nämlich die Länge L1 der D-Netz-Antenne, die durch das D-Netz-Element 13 und das untere Element 10 gebildet wird, die Länge L2 des unteren Elements 10, die Länge L3 und die Breite W1 des E-Netz-Elements und der Abstand L4 zwischen der D-Netz-Antenne und dem E-Netz-Element 11 werden gemäß den Frequenzwerten des ersten Frequenzbandes für das D-Netz und des zweiten Frequenzbandes für das E-Netz und dem benutzten Winkel θ1 bestimmt. Wenn der z. B. der Winkel θ1 etwa 76° be trägt, kann, wenn die Wellenlänge bei der Mittenfrequenz der D-Netz 915 MHz als θ1 (327.87 mm) und die Wellenlänge bei der Mittenfrequenz der E-Netz 1795 MHz als θ2 (167.23 mm) angenommen wird, die Länge L1 der D-Netz-Antenne als etwa 0.202 λ1, die Länge L2 des unteren Elements 10 als etwa 0.136 λ2, die Länge L3 des E-Netz-Elements 11 als etwa 0.102 λ2, die Breite W1 desselben als etwa 0.162 λ2 und der Anstand L4 zwischen der D-Netz-Antenne und dem E-Netz-Element 11 als etwa 0.021 λ2 genommen werden.
7 und 9 zeigen Impedanzeigenschaften für eine Mehrfrequenzantenne 100 nach der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung, wie in 1 veranschaulicht, wenn die vorerwähnten Konstanten für die Abmessungen der Längen, Breite und Abstand des geteilten D-Netz-Elements 13 und unteren Elements 10 und des E-Netz-Elements 11 verwendet werden, während 8 und 10 VSWR-Eigenschaften derselben zeigen.
7 zeigt Impedanzeigenschaften für das D-Netz 800 MHz Band (870 MHz–960 MHz) und ein Impedanzwert in der Größe von 50 Ohm wird für dieses Frequenzband erhalten. 50 Ohm ist der Impedanzwert, dem zu entsprechen ist. Des Werteren zeigt 9 Impedanzeigenschaften in dem E-Netz 1.7 GHz Band (1710 MHz–1880 MHz), und von dem unteren Frequenzbereich bis jenseits des Mittenfrequenzbereichs dieses 1710 MHz–1880 MHz Bandes wird eine Impedanz in der Größe von 50 Ohm erhalten.
Des Weiteren zeigt 8 VSWR-Eigenschaften für das D-Netz 800 MHz Band (870 MHz– 960 MHz), und ein guter VSWR-Wert von etwa 1.8 oder weniger wird in diesem Frequenzband erreicht. 10 zeigt VSWR-Eigenschaften für das E-Netz 1.7 GHz Band (1710 MHz– 1880 MHz), und ein VSWR-Wert von etwa 2.0 oder weniger wird in diesem Frequenzband erreicht, und insbesondere wird ein guter VSWR-Wert von etwa 1.5 oder tiefer von dem unteren Frequenzbereich bis jenseits des Mittenfrequenzbereichs dieses Bandes erhalten. In diesem Fall werden, auch wenn das E-Netz-Element 11 entfernt wird, die Eigenschaften der D-Netz-Antenne, die das D-Netz-Element 13 und das untere Element 10 umfasst, nicht wesentlich verändert, und die D-Netz-Antenne und die E-Netz-Antenne sind daher imstande, unabhängig voneinander zu arbeiten. Gegenwärtig sind die Arbeitsprinzipien davon ungeklärt.
Als Nächstes zeigen 11 bis 14 Richteigenschaften innerhalb einer horizontalen Ebene für eine Mehrfrequenzantenne 100 nach der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung, wie in 1 gezeigt, in einem Fall, wo die vorerwähnten Konstanten für die Abmessungen der Längen, Breite und Abstand des D-Netz-Elements 13, des unteren Elements 10 und des E-Netz-Elements 11 verwendet werden.
11(a) ist eine Zeichnung, die einen Messzustand der Mehrfrequenzantenne 100, die auf einem Gegengewicht 50 mit ausreichender Oberfläche gelegen ist, veranschaulicht und Bezugswinkel in der Horizontalrichtung zeigt, die den Winkeln der nachfolgend beschriebenen Richteigenschaften in der Horizontalebene entsprechen.
11(b) veranschaulicht Richteigenschaften in der Horizontalebene einer Mehrfrequenzantenne 100 bei der niedrigsten Frequenz f = 870 MHz des D-Netz-Frequenzbandes. Wie in diesem Diagramm gezeigt, werden im Wesentlichen Rundstrahleigenschaften erhalten. In diesen Fall beträgt der Gewinn der Mehrfrequenzantenne 100 verglichen mit einer λ/4 Peitschenantenne etwa +0.94 dB.
12(a) zeigt Richteigenschaften in einer Horizontalebene einer Mehrfrequenzantenne 100 bei der Mittenfrequenz f = 915 MHz des D-Netz-Frequenzbandes. Wie in diesem Diagramm gezeigt, werden im Wesentlichen Rundstrahleigenschaften erhalten. In diesen Fall beträgt der Gewinn der Mehrfrequenzantenne 100 verglichen mit einer λ/4 Peitschenantenne etwa +0.5 dB.
12(b) zeigt Richteigenschaften in einer Horizontalebene einer Mehrfrequenzantenne 100 bei der höchsten Frequenz f = 960 MHz des D-Netz-Frequenzbandes. Wie in diesem Diaramm gezeigt, werden, obwohl der Pegel in der –30° Richtung etwas abnimmt, im Wesentlichen Rundstrahleigenschaften erhalten. In diesen Fall beträgt der Gewinn der Mehrfrequenzantenne 100 verglichen mit einer λ/4 Peitschenantenne etwa +0.35 dB.
13(a) zeigt Richteigenschaften in einer Horizontalebene für eine Mehrfrequenzantenne 100 bei der tiefsten Frequenz f = 1710 MHz des E-Netz-Frequenzbandes. Wie dieses Diagramm zeigt, werden, obwohl der Pegel niediger als beim D-Netz ist, im Wesentlichen Rundstrahleigenschaften erhalten. In diesen Fall beträgt der Gewinn der Mehrfrequenzantenne 100 verglichen mit einer λ/4 Peitschenantenne etwa –0.8 dB.
13(b) zeigt Richteigenschaften in einer Horizontalebene für eine Mehrfrequenzantenne 100 bei der Mittenfrequenz f = 1795 MHz des E-Netz-Frequenzbandes. Wie in diesem Diagrammgezeigt, werden im Wesentlichen Rundstrahleigenschaften erhalten. In diesen Fall beträgt der Gewinn der Mehrfrequenzantenne 100 verglichen mit einer λ/4 Peitschenantenne etwa –0.6 dB.
14 zeigt Richteigenschaften in einer Horizontalebene für eine Mehrfrequenzantenne 100 bei der höchsten Frequenz f = 1880 MHz des E-Netz-Frequenzbandes. Wie dieses Diagramm zeigt, wird fast der gleiche Pegel wie für das D-Netz erreicht, und es werden im Wesentlichen Rundstrahleigenschaften erhalten. In diesen Fall beträgt der Gewinn der Mehrfrequenzantenne 100 verglichen mit einer λ/4 Peitschenantenne etwa +0.3 dB.
Als Nächstes zeigen 16 bis 18 Richteigenschaften in einer Vertikalebene einer senkrecht stehenden Mehrfrequenzantenne 100 in einem Fall, wo die vorerwähnten Konstanten für die Abmessungen der Längen, Breite und Abstand des D-Netz-Elements 13, des unteren Elements 10 und des E-Netz-Elements 11 in einer Mehrfrequenzantenne 104 nach der in 1 gezeigten ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Des Weiteren ist 15 eine Zeichnung, die einen Messzustand der Mehrfrequenzantenne 100, die in Bezug auf ein Gegengewicht 50 von ausreichender Oberfläche senkrecht positioniert ist, veranschaulicht und Bezugswinkel in der Vertikalrichtung zeigt, die den Winkeln der nachfolgend beschriebenen Richteigenschaften in der Vertikalebene entsprechen.
16(a) zeigt Richteigenschaften in einer Vertikalebene für eine Mehrfrequenzantenne 100 bei der tiefsten Frequenz f = 870 MHz des D-Netz-Frequenzbandes. Wie in diesem Diagramm gezeigt, werden gute Richteigenschaften erhalten, die bei einem Elevationswinkel von etwa +/–60° einen maximalen Pegel aufweisen. In diesem Fall beträgt der Gewinn der Mehrfrequenzantenne 100 verglichen mit einer Dipolantenne etwa +1.65 dB.
16(b) zeigt Richteigenschaften in einer Horizontalebene für eine Mehrfrequenzantenne 100 bei der Mittenfrequenz f = 915 MHz des D-Netz-Frequenzbandes. Wie in diesem Diagramm gezeigt, werden gute Richteigenschaften erhalten, die bei einem Elevationswinkel von etwa +/–60° einer maximalen Pegel aufweisen. In diesem Fall beträgt der Gewinn der Mehrfrequenzantenne 100 verglichen mit einer Dipolantenne etwa +0.55 dB.
17(a) zeigt Richteigenschaften in einer Horizontalebene für eine Mehrfrequenzantenne 100 bei der höchsten Frequenz f = 960 MHz des D-Netz-Frequenzbandes. Wie in diesem Diagramm gezeigt, werden gute Richteigenschaften erhalten, die bei einem Elevationswinkel von etwa +/–60° einen maximalen Pegel aufweisen. In diesem Fall beträgt der Gewinn der Mehrfrequenzantenne 100 verglichen mit einer Dipolantenne etwa +1.1 dB.
17(b) zeigt Richteigenschaften in einer Horizontalebene für eine Mehrfrequenzantenne 100 bei der tiefsten Frequenz f = 1710 MHz des E-Netz-Frequenzbandes. Wie in diesem Diagramm gezeigt, werden, obwohl die Hauptstrahlbreite schmaler als für das D-Netz ist, gute Richteigenschaften erhalten, die bei einem Elevationswinkel von etwa +/–60° einen maximalen Pegel aufweisen. In diesem Fall beträgt der Gewinn der Mehrfrequenzantenne 100 verglichen mit einer Dipolantenne etwa +3.98 dB.
18(a) zeigt Richteigenschaften in einer Horizontalebene für eine Mehrfrequenzantenne 100 bei der Mittenfrequenz f = 1795 MHz des E-Netz-Frequenzbandes. Wie in diesem Diagramm gezeigt, werden gute Richteigenschaften erhalten, die bei einem Elevationswinkel von etwa +/–60° einen maximalen Pegel aufweisen. In diesem Fall beträgt der Gewinn der Mehrfrequenzantenne 100 verglichen mit einer Dipolantenne etwa +0.04 dB.
18(b) zeigt Richteigenschaften in einer Horizontalebene für eine Mehrfrequenzantenne 100 bei der höchsten Frequenz f = 1880 MHz des E-Netz-Frequenzbandes. Wie in diesem Diagramm gezeigt, werden gute Richteigenschaften erhalten, die bei einem Elevationswinkel von etwa +70° und –65° einen maximalen Pegel aufweisen. In diesem Fall beträgt der Gewinn der Mehrfrequenzantenne 100 verglichen mit einer Dipolantenne etwa +2.65 dB.
Als Nächstes zeigen 20 bis 23 Richteigenschaften in einer Vertikalebene einer geneigten Mehrfrequenzantenne 100 in einem Fall, wo die vorerwähnten Konstanten für Abmessungen der Längen, Breite und Abstand des D-Netz-Elements 13, des unteren Elements 10 und des E-Netz-Elements 11 in einer Mehrfrequenzantenne 100 nach der in 1 veranschaulichten ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Des Weiteren ist 19 eine Zeichnung, die einen Messzustand der Mehrfrequenzantenne 100, die in einer geneigten Stellung in Bezug auf ein Gegengewicht 50 mit ausreichender Oberfläche angeordnet ist, veranschaulicht und Bezugswinkel in der Vertikalrichtung zeigt, die den Winkeln der nachfolgend beschriebenen Richteigenschaften in der Vertikalebene entsprechen.
20 zeigt Richteigenschaften in einer Vertikalebene für eine Mehrfrequenzantenne 100 bei der tiefsten Frequenz f = 870 MHz des D-Netz-Frequenzbandes. Wie in diesem Diagramm gezeigt, werden, obwohl es eine leichte Ungleichheit zwischen der positiven Winkelrichtung und der negativen Winkelrichtung gibt, gute Richteigenschaften erhalten, die bei einem Elevationswinkel von etwa +/–60° einen maximalen Pegel aufweisen. In diesem Fall beträgt der Gewinn der Mehrfrequenzantenne 100 verglichen mit einer Dipolantenne etwa +1.67 dB.
21(a) zeigt Richteigenschaften in einer Horizontalebene für eine Mehrfrequenzantenne 100 bei der Mittenfrequenz f = 915 MHz des D-Netz-Frequenzbandes. Wie in diesem Dia gramm gezeigt, werden, obwohl es eine leichte Ungleichheit zwischen der positiven Wnkelrichtung und der negativen Winkelrichtung gibt, gute Richteigenschaften erhalten, die bei einem Elevationswinkel von etwa +/–60° einen maximalen Pegel aufweisen. In diesem Fall beträgt der Gewinn der Mehrfrequenzantenne 100 verglichen mit einer, Dipolantenne etwa +0.47 dB.
21(b) zeigt Richteigenschaften in einer Horizontalebene für eine Mehrfrequenzantenne 100 bei der höchsten Frequenz f = 960 MHz des D-Netz-Frequenzbandes. Wie in diesem Diagramm gezeigt, werden gute Richteigenschaften erhalten, die bei einem Elevationswinkel von etwa +/–60° einen maximalen Pegel aufweisen. In diesem Fall beträgt der Gewinn der Mehrfrequenzantenne 100 verglichen mit einer Dipolantenne etwa +1.64 dB.
22(a) zeigt Richteigenschaften in einer Horizontalebene für eine Mehrfrequenzantenne 100 bei der tiefsten Frequenz f = 1710 MHz des E-Netz-Frequenzbandes. Wie in diesem Diagramm gezeigt, werden, obwohl es eine leichte Ungleichheit zwischen der positiven Winkelrichtung und der negativen Winkelrichtung gibt, gute Richteigenschaften erhalten, die bei einem Elevationswinkel von etwa +/–60° einen maximalen Pegel aufweisen. In diesem Fall beträgt der Gewinn der Mehrfrequenzantenne 100 verglichen mit einer Dipolantenne etwa +4.07 dB.
22(b) zeigt Richteigenschaften in einer Horizontalebene für eine Mehrfrequenzantenne 100 bei der Mittenfrequenz f = 1795 MHz des E-Netz-Frequenzbandes. Wie in diesem Diagramm gezeigt, werden, obwohl es eine leichte Ungleichheit zwischen der positiven Winkelrichtung und der negativen Winkelrichtung gibt, gute Richteigenschaften erhalten, die bei einem Elevationswinkel von etwa +/–60° einen maximalen Pegel aufweisen. In diesem Fall beträgt der Gewinn der Mehrfrequenzantenne 100 verglichen mit einer Dipolantenne etwa 2.44 dB.
23 zeigt Richteigenschaften in einer Horizontalebene für eine Mehrfrequenzantenne 100 bei der höchsten Frequenz f = 1880 MHz des E-Netz-Frequenzbandes. Wie in diesem Diagramm gezeigt, werden gute Richteigenschaften erhalten, die bei einem Elevationswinkel von etwa +75° und –65° einen maximalen Pegel aufweisen. In diesem Fall beträgt der Gewinn der Mehrfrequenzantenne 100 verglichen mit einer Dipolantenne etwa 4.46 dB Wie aus den in 16–23 veranschaulichten Richteigenschaften in der Vertikalebene zu ersehen ist, sind, auch wenn angenommen wird, dass das Antennenelement 1 etwa 76° geneigt ist, die Richteigenschaften der Antenne in der Vertikalebene so, dass sie mit einem guten Elevationswinkel von etwa +/–60° in alle Richtungen strahlt. Außerdem sind die Richteigenschaften in der Horizontalebene im Wesentlichen Rundstrahleigenschaften, wie in 11 bis 14 veranschaulicht. Dadurch kann die Mehrfrequenzantenne 100 nach der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung zweckmäßig als eine Antenne benutzt werden, die in Mobiltelefonbändern arbeitet.
Als Nächstes veranschaulichen 24 und 25 eine zweite Ausführung einer erfindungsgemäßen Mehrfrequenzantenne.
Bei dieser Mehrfrequenzantenne 200 nach der zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung, wie in diesen Zeichnungen veranschaulicht, ist das Antennenelement 201 in stärkerem Maße geneigt als das Antennenelement 1 der ersten Ausführung. Der Winkel dieser Neigung beträgt z. B. 50°. Der Aufbau der Mehrfrequenzantenne 200 nach der zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung ist der gleiche wie die Mehrfrequenzantenne 100 nach der ersten Ausführung, mit Ausnahme ihrer Neigung, und der geneigte Aufbau derselben wird daher unten beschrieben.
Wie in 24 gezeigt, steht das Antennenelement 201 unter einem Neigungswinkel von z. B. 50° in Bezug auf eine Horizontalebene. Diese Neigung wird erreicht, indem der als ein Einsatz des Abdeckabschnitts 202 geformte Metallschrauben-Aufnahmeabschnitt 202a geneigt wird, wenn er in dem Abdeckabschnitt 202 befestigt wird. Mit anderen Worten, der Aufbau des Antennenelements 201 gleicht dem des Antennenelements 1. Die Länge des D-Netz-Elements 213 unterscheidet sich jedoch von der des D-Netz-Elements 13. In dieser Weise unterscheidet sich der Aufbau des Abdeckabschnitts 202 von dem des Abdeckabschnitts 2, und der Aufbau des unteren Elements 210 und des E-Netz-Elements 211, die innerhalb des Abdeckabschnitts 202 untergebracht sind; sind ebenfalls verschieden.
26 zeigt den Aufbau eines unteren Elements 210 und E-Netz-Elements 211 in einer Mehrfrequenzantenne 200 nach der zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung. Der detaillierte Aufbau des unteren Elements 210 wird nachstehend beschrieben, aber er ist plattenförmig mit einem durch Bearbeiten einer Metallplatte zu einer ungefähren L-Form im Querschnitt gebogenen Frontendeabschnitt, und ein Schraubengewindeabschnitt 210d, in den ein Verbindungseinführungsabschnitt 212a geschraubt wird, ist ungefähr in der Mitte eines Verbindungsabschnitts 210a gebildet, der an dem gebogenen Frontendeabschnitt davon gebildet ist. Außerdem ist ein Lötstück 210b zum Löten an eine Schaltungsplatine 221 am unteren Ende des unteren Elements 210 gebildet.
Des Weiteren ist, obwohl die ausführliche Beschreibung desselben unten erfolgt, das E-Netz-Element 211 durch Bearbeiten einer Metallplatte so geformt, dass es eine ungefähr rechteckige Strahlungsoberfläche aufweist, wobei ein Verbindungsstück, das sich von etwa einer Mitte einer Kante davon erstreckt, in einer quadratischen U-Form gebogen ist und ein Haltestück 211a am vorderen Ende davon gebildet ist. Dieses Haltestück 211a wird in ein ausgeschnittenes Fenster, das im oberen Teil des Hauptelements des unteren Elements 210 gebildet ist, eingesetzt, und es hält das untere Element 210 an jeder Seite davon. Durch Löten des so gehaltenen Teils wird das E-Netz-Element 211 an dem unteren Element 210 befestigt und auch elektrisch damit verbunden. Wie im Folgenden beschrieben, besitzt dieses E-Netz-Element 211 eine vergrößerte Strahlungsoberfläche mit einer ungefähr rechteckigen Form, damit es in der Horizontalebene im Wesentlichen Rundstrahleigenschaften aufweist. Außerdem ist jeder Endabschnitt des E-Netz-Elements 221 leicht nach vorne gebogen, und beide Eckenbereiche der oberen Kante davon sind durch Bearbeiten weggeschnitten. Dies ist, damit das E-Netz-Element 211 in einem durch die Rückseite des unteren Elements 210 und die Seitenwand des Abdeckabschnitts 202 gebildeten Unterbringungsraum untergebracht werden kann. Das Biegen des E-Netz-Elements 211 und das Entfernen der zwei Eckenbereiche davon beeinflussen nicht die Richteigenschaften derselben in der Horizontalabene.
Bei der Mehrfrequenzantenne 200 nach der zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung werden mittels der vorwerwähnten Zusammensetzung das getrennte D-Netz-Element 213 und das untere D-Netz-Element 210 verbunden, wenn das Antennenelement 201 in den Abdeckabschnitt 202 geschraubt wird. Mit anderen Worten, bei der Mehrfrequenzantenne 200 nach der zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung ist die D-Netz-Antenne eine Antenne, die in einem Bereich zwischen der Schaltungsplatine 221 und dem unteren Ende der Drosselspule 214 arbeitet. Außerdem ist die E-Netz-Antenne eine Antenne, die in einem Bereich zwischen der Schaltungsplatine 221 und dem oberen Ende des unteren Elements 210 arbeitet. Des Weiteren ist die AM/FM-Antenne eine Antenne, die in dem Bereich zwischen der Schaltungsplatine 221 und der Antennenspitze 322 arbeitet. Sie schwingt jedoch nicht in dem AM-Band.
Als Nächstes wird die einzelne Zusammensetzung des unteren Elements 210 und des E-Netz-Elements 211 in der Mehrfrequenzantenne 200 der zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung mit Verweis auf 27 und 28 beschrieben.
27 zeigt den detaillierten Aufbau des unteren Elements 210: 27(a) ist eine Vorderansicht des unteren Elements 210; 27(b) ist eine Seitenansicht desselben; 27(c) ist ei ne Rückseitenansicht desselben, und 27(d) ist eine Unterseitenansicht desselben.
Wie in diesen Zeichnungen gezeigt, hat das untere Element 210 eine Plattenform; wobei der Frontendeabschnitt desselben zu einer im Querschnitt ungefähren L-Form durch Berarbeiten einer Metallplatte gebogen ist. Der gebogene Frontendeabschnitt desselben wird als ein Verbindungsabschnitt 210a genommen, und ein Schraubengewindeabschnitt 210d, in den der Anschlusseinführungsabschnitt 212a geschraubt wird, ist etwa in der Mitte dieses Verbindungsabschnitts 210a gebildet. Des Werteren ist eine Verjüngung an dem Hauptstück 210c angebracht, die sich von dem Ende des Verbindungsabschnitts 210a nach unten erstreckt, sodass sie an ihrem unteren Ende eine schmalere Breite aufweist, und der obere Teil davon ist leicht in Richtung auf die Rückseite gebogen. Ein Lötstück 210b zum Löten an die Schaltungsplatine 221 ist am unteren Ende des Hauptstücks 210c gebildet. Außerdem ist ein Teil des oberen Teils des Hauptstücks 210c ausgeschnitten, um ein ausgeschnittenes Fenster 210e zu bilden. Die Länge des unteren Elements 210 ist etwas länger als das untere Element 10 geformt.
28 zeigt den detaillierten Aufbau des E-Netz-Elements 211: 28(a) ist eine Vorderansichts des E-Netz-Elements 211; 28(b) ist eine Seitenansicht desselben, und 28(c) ist eine Unterseitenansicht desselben.
Wie in diesen Zeichnungen gezeigt, wird das E-Netz-Element 211 mit einer vergrößerten Strahlungsoberfläche mit einer ungefähr rechteckigen Form durch Berarbeiten einer Metallplatte gebildet, und Endstücke 211d, 211e auf jeder Seite werden auf der ungefähr rechteckigen Strahlungsoberfläche leicht nach vorne gebogen, und beide Eckenabschnitte der oberen Kante derselben werden durch Bearbeiten weggeschnitten. Außerdem werden ein Verbindungsstück 211f und ein gebogenes Stück 211b durch Verlängern eines Teils von etwa der Mitte der oberen Kante des Elements 211 und Biegen desselben in eine quadratische U-Form gebildet. Ein Haltestück 211a wird durch Abschneiden eines Teils der Vorderkante des gebogenen Stücks 211b gebildet.
Dieses Haltestück 211a wird eingesetzt, um auf jeder Seite des ausgeschnittenen Fensters 210e zu sitzen, um einen oberen Teil des Hauptstücks 210c des unteren Elements 210 zu bilden. Wenn so gehalten, kann das E-Netz-Element 211 an dem unteren Element 210 befestigt werden, und eine gegenseitige elektrische Verbindung kann hergestellt werden, indem das Haltestück 211a um den Rand des ausgeschnittenen Fensters 210e herum gelötet wird. Wenn der Biegewinkel des Mittelstücks 211c in Bezug auf das Verbindungsstück 211f auf größer als 90° gesetzt wird, wenn das E-Netz-Element 211 an dem unteren Element 210 befestigt wird, werden das untere Element 210 und das Mittelstück 211c des E-Netz-Elements 211 ungefähr parallel liegen, wie in 26 gezeigt.
Die Mehrfrequenzantenne 200 nach der zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung arbeitet gleichzeitig als eine Vierfrequenz-Antenne für D-Netz- und E-Netz-Mobiltelefonbänder und ein AM/FM-Band, und außerdem können GPS-Signale mittels einer getrennt bereitgestellten GPS-Einheit 223 empfangen werden. In diesem Fall, wenn keine AM/FM-Band-Einrichtungen vorhanden sind, und daher die AM/FM-Antenne überflüssig ist, ist es möglich, nur das D-Netz-Element 213, das eines der geteilten Elemente ist, innerhalb des Antennenbasisabschnitts 230 unterzubringen. Auf diese Weise kann die Mehrfrequenzantenne 200 nach der zweiten Auführung der vorliegenden Erfindung eine Mehrfrequenzantenne sein, die mittels des Antennenelements 201 nur im D-Netz und im E-Netz arbeitet. In diesem Fall kann natürlich die Länge des Antennenelements 201 entsprechend verkürzt werden.
Als Nächstes wird der Aufbau der D-Netz- und E-Netz-Antenne in der Zusammensetzung von 24 durch die folgende Erklärung der Grundaufbauprinzipien einer Antenne beschrieben, die als eine Mehrfrequenzantenne benutzt wird, die in dieser Weise nur im D-Netz und E-Netz arbeitet.
29(a) zeigt den Grundaufbau einer Antenne, die im D-Netz und E-Netz arbeitet, bezüglich der Mehrfrequenzantenne 200 nach der zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung.
Wie in 29(a) gezeigt, ist die geteilte D-Netz-Antenne eine lineare Antenne der Länge L11, die einen oberen Abschnitt, der ein D-Netz-Element 213 bildet, und einen unteren Abschnitt umfasst, der ein unteres Element 210 der Länge L12 bildet. Des Werteren ragt die so aufgebaute D-Netz-Antenne in einer leicht geneigten Weise unter einem Winkel θ2 in Bezug auf die Horizontalebene hervor. Ein E-Netz-Element 211 mit einer Länge L13 ist mit einem Bereich verbunden, wo sich das D-Netz-Element 213 mit dem unteren Element 210 vereinigt. Das E-Netz-Element 211 ist ungefähr parallel zu dem unteren Element 210 angeordnet, durch die Länge L14 des oben beschriebenen Verbindungsstücks 211f davon getrennt. Das vordere Ende dieses Verbindungstücks 211f ist mit einem Zwischenteil der D-Netz-Antenne verbunden, die durch das D-Netz-Element 213 und das untere Element 210 gebildet wird. Der Aufbau des E-Netz-Elements 211 ist wie in 28 veranschaulicht, und seine ungefähre Form wird in 29(b) und (c) veranschaulicht, wobei die Breite der Rechteckform, die die vergrößerte Strahlungsoberfläche bildet, als W2 genommen wird. Das un tere Ende des unteren Elements 210 bildet einen Elektrizitätsspeisepunkt für die D-Netz-Antenne und das E-Netz-Element 211, wie in den Zeichnungen veranschaulicht.
Die in 29 gezeigten Abmessungen, nämlich die Länge L11 der D-Netz-Antenne, die durch das D-Netz-Element 213 und das untere Element 210 gebildet wird, die Länge L12 des unteren Elements 210, die Länge L13 und die Breite W2 des E-Netz-Elements 211 und der Abstand L14 zwischen der D-Netz-Antenne und dem E-Netz-Element 211 werden gemäß den Frequenzwerten des ersten Frequenzbandes für das D-Netz und des zweiten Frequenzbandes für das E-Netz und dem benutzten Winkel θ2 bestimmt. Wenn der z. B. der Winkel θ2 etwa 50° beträgt, kann, wenn die Wellenlänge bei der Mittenfrequenz der D-Netz 915 MHz als λ1 (327.87 mm) und die Wellenlänge bei der Mittenfrequenz der E-Netz 1795 MHz als λ2 (167.23 mm) angenommen wird, die Länge L11 der D-Netz-Antenne als etwa 0.221 λ1, die Länge L12 des unteren Elements 210 als etwa 0.174 λ2, die Länge L13 des E-Netz-Elements 211 als etwa 0.102 λ2, die Breite W2 desselben als etwa 0.149 λ2 und der Anstand L14 zwischen der D-Netz-Antenne und dem E-Netz-Element 211 als etwa 0.015 λ2 genommen werden.
Der Abstand L14 ist, wie oben beschrieben, klein, weil der Unterbringungsraum innerhalb des Abdeckabschnitts 202 schmal ist, und da dieser Unterbringungsraum schmal ist, ist die Breite W2 des E-Netz-Elements 211 ebenfalls klein, und der Biegungswinkel der Endstücke 211d, 211e wird enger. Die Länge der D-Netz-Antenne und des E-Netz-Elements 211 wird jedoch größer.
Die Mehrfrequenzantenne 200 der zweiten erfindungsgemäßen Ausführung, wie in 24 veranschaulicht, besitzt im Wesentlichen die gleichen Eigenschaften wie die Mehrfrequenzantenne 100 bezüglich der ersten Ausführung in Form der Impedanzeigenschaften und VSWR-Eigenschaften der Mehrfrequenzantenne 200 in den D-Netz- und E-Netz-Frequenzbändern, wenn die vorerwähnten Konstanten für die Abmessungen der Längen, Breite und Abstand des D-Netz-Elements 213, des unteren Elements 210 und des E-Netz-Elements 211 genommen werden. Des Werteren sind die Richteigenschaften in der Horizontalebene und die Richteigenschaften in der Vertikalebene der Mehrfrequenzantenne 200 in den D-Netz- und E-Netz-Frequenzbändern in diesem Fall im Wesentlichen die gleichen wie die Richteigenschaften der Mehrfrequenzantenne 100 nach der ersten Ausführung.
In der oben beschriebenen ersten und zweiten Ausführung der erfindungsgemäßen Mehrfrequenzantenne sind die E-Netz-Elemente 11, 211 so geformt, dass sie eine vergrößerte Strahlungsoberfläche mit einer ungefähr rechteckigen Form aufweisen. Dies ist, damit die Richteigenschaften in der Horizontalebene im Wesentlichen ungerichtet sind, aber wenn in der Horizontalebene keine ungerichteten Eigenschaften erforderlich sind, können die E-Netz-Elemente 11, 211 mit einer schmaleren Breite gebildet werden. Außerdem werden, wenn die Breiten der E-Netz-Elemente 11, 211 als etwa 0.12 λ2 oder darüber genommen werden, in der Horizontalebene im Wesentlichen Rundstrahleigenschaften erhalten.
Bei der erfindungsgemäßen Mehrfrequenzantenne wird eine zweite Antenne, die z. B. eine E-Netz-Antenne bildet, mit dem Zwischenteil einer ersten Antenne, die z. B. eine D-Netz-Antenne bildet, verbunden. Es wird vermutet, dass die Tatsache, dass die zwei Antennen, wenn in dieser Weise zusammengesetzt, arbeiten, ohne gegenseitige, nachteilige Auswirkungen zu verursachen, mit der Tatsache zusammenhängt, dass die zweite Antenne in einem Frequenzband arbeitet, das etwa zweimal so hoch ist wie das Frequenzband, in dem die erste Antenne arbeitet.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Da die vorliegende Erfindung in der vorangehenden Weise aufgebaut ist, wird ein zweites Element mit einer erweiterten, rechteckigen Strahlungsoberfläche, das in einem zweiten Frequenzband, das höher als ein erstes Frequenzband ist, arbeitet, mit einem Zwischenbereich eines ersten Elements verbunden, das in dem ersten Frequenzband arbeitet. Indem diese Zusammensetzung angenommen wird, sind, obwohl die Funktionsprinzipien nicht offensichtlich sind, die Antennen imstande, ohne gegenseitige, nachteilige Wirkunen selbst über einem ersten Frequenzband und einem zweiten Frequenzband, die ein breites Frequenzband wie die Mobiltelefonbänder bedecken, unabhängig zu arbeiten. Da die Strahlungsoberfläche des zweiten Elements erweitert ist, ist es möglich, Rundstrahleigenschaften in der Horizontalebene zu erzielen.
In diesem Fall wird das für ein tiefes Frequenzband benutzte erste Element in zwei geteilt, wobei das geteilte untere Element innerhalb eines Abdeckabschnitts untergebracht wird, während ein zweites Element ebenfalls innerhalb des Abdeckabschnitts untergebracht wird, wodurch eine kompakte Mehrfrequenzantenne zustande gebracht werden kann. Es ist auch möglich, eine Schaltungsplatine, die einen Frequenzteiler und dergleichen einschließt, in dem Raum innerhalb des Abdeckabschnitts unterzubringen.
Durch Bereitstellen eines Elements, das in einem sehr niedrigen Frequenzband, z. B. einem AM/FM-Band, arbeitet, über eine Drosselspule am oberen Ende des ersten Elements, ist es außerdem möglich, eine Mehrfrequenzantenne zustande zu bringen, die bei drei oder mehr Frequenzen arbeitet. Wenn in dem Unterbringungsraum innerhalb der Abdeckung eine GPS-Antenneneinheit bereitgestellt wird, ist es des Werteren möglich, GPS-Signale ohne Beeinflussung der anderen Antennen zu empfangen.

Claims

(geändert) Mehrfrequenzantenne, die ein erstes Element, das in einem ersten Frequenzband arbeitet, und ein mit einem Zwischenbereich des ersten Elements verbundenes zweites Element umfasst, das eine rechteckig erweiterte Strahlungsoberfläche aufweist und in einem zweiten Frequenzband, das höher als das erste Frequenzband ist, arbeitet, dadurch gekennzeichnet; dass sie umfasst: ein oberes Element des ersten Elements, wobei das erste Element, in zwei Elemente geteilt ist, und einen Abdeckabschnitt, der mit einem Verbindungsabschnitt, auf dem das obere Element abnehmbar installiert werden kann, und einem Installationsabschnitt zum Installieren desselben auf einem Installationsempfangsobjekt versehen ist, wobei das andere, untere Element des geteilten ersten Elements, das zwischen dem Verbindungsabschnitt und einem Stromversorgungsabschnitt bereitgestellt wird, und das mit dem oberen Element verbundene zweite Element innerhalb des Abdeckabschnitts untergebracht sind, und das obere Element und das untere Element durch Installieren des oberen Elements auf dem Verbindungsabschnitt gegenseitig verbunden werden.
Mehrfrequenzantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein drittes Element, das in einem viel niedigeren Frequenzband als das erste Frequenzband arbeitet, am obersten Ende des oberen Elements über eine Drosselspule bereitgestellt wird.
Mehrfrequenzantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine GPS-Antenneneinheit ebenfalls innerhalb des Abdeckabschnitts bereitgestellt wird.
Mehrfrequenzantenne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine GPS-Antenneneinheit ebenfalls innerhalb des Abdeckabschnitts bereitgestellt wird.