JPH02308604A - 移動通信用平板アンテナ - Google Patents

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、自動車等の車体表面の水平部分（屋根、トラ
ンク蓋等）に設置する平板アンテナであって、自動車電
話、ＭＣＡ（マルチチャンネルアクセス）等用の移動通
信用平板アンテナに関する。

［従来の技術］ 従来の移動通信用アンテナとしては、種々の形式の線状
アンテナが使用されている。これは、線状アンテナが、
移動通信に必要な水平方向に最大放射特性を持ち、水平
面内では無指向である特性をもたすことが容易であると
いうことと、自動車電話、ＭＣＡ用のアンテナは、広帯
域特性を必要とするが、線状アンテナについては広帯域
化の技術が確立し、開発、設計上の対応が比較的とり易
いためである。

一方、近年、移動通信用のアンテナとして平板アンテナ
が注目されている。これは、平板アンテナを自動車に取
付けると、従来のような突起物がなくなるので、車のス
タイルの悪化がなくなり、走行中の風切音が減少し、洗
車装置、車庫、街路樹等との接触の心配がないために破
損がなくなる等、運用上のメリットが非常に大きくなる
ためである。

［発明が解決しようとする課題］ ところ、で、平板アンテナを使用した場合、広帯域特性
をもたせる必要から、多層構造のアンテナが従来から提
案されているが、この提案においては複雑な一体構造に
なるために、製品化しにくいという問題がある。

本発明は、アンテナ全体が小型であり、充分な広帯域特
性を有ししかも簡単な構造の移動通信用平板アンテナを
提供することを目的とするものである。

［課題を解決する手段］ 本発明は、導電性の平板部分をグランド板に電気的に連
結する連結部材を複数設け、この連結部材の１つと他の
連結部材との中間であって、上記平板部分と上記グラン
ド板との間にテーブル型アンテナ共振用コンデンサ電極
を設け、上記平板部分と上記グランド板との間に、スト
リップ線路共振器を設置し、上記平板部の中央部と対向
する位置であって、上記ストリップ線路共振器にストリ
ップ線路共振用コンデンサ電極を設けたものである。

［作用］ 本発明は、テーブル型アンテナと、テーブル型アンテナ
共振用コンデンサ電極と、ストリップ線路共振器と、ス
トリップ線路共振用コンデンサ電極とを設けたので、移
動通信用のアンテナ全体が小型であり、その構造が簡単
であり、しかも充分な広帯域特性を有する。

［実施例］ 第１図は、本発明の一実施例を示す図であり、同図（１
）は、その斜視図であり、同図（２）は、同図（１）の
■−■線から見た縦断面図であり、同図（３）は、同図
（１）のｍ−ｍ線から見た縦断面図であり、同図（４）
は、上記実施例の等価回路を示す図である。

この実施例において、テーブル型アンテナ１０と、グラ
ンド板２０と、テーブル型アンテナ１゜の内側に設置さ
れたストリップ線路共振器３０と、テーブル型アンテナ
１０の中央部と対向する位置であって、ストリップ線路
共振器３０に設けられたストリップ線路共振用コンデン
サ電極４゜と、テーブル型アンテナ共振用コンデンサ電
極４１ａ、４１ｂと、ストリップ線路共振器３０の所定
位置に給電点５０を有する給電線６０が設けられている
。

テーブル型アンテナ１０は、円形の導電性の平板部分と
、この平板部分をグランド板２０に電気的に連結する複
数本の連結部材１１．１２．１３．１４とを有し、モノ
ポールモードで励振するアンテナである。

ストリップ線路共振器３０は、その両端がグランド板２
０に接地され、インピーダンス変換塁を兼ねたものであ
る。

テーブル型アンテナ共振用コンデンサ電極４１ａは、連
結部材１２と１３との中間に設けられたコンデンサ電極
であって、テーブル型アンテナ（平板部分）１０とグラ
ンド板２０との間に形成され、テーブル型アンテナ共振
用コンデンサ電極４１ｂは、連結部材１１と１４との中
間に設けられたコンデンサ電極であって、テーブル型ア
ンテナ（平板部分）１０とグランド板２０との間に形成
されている。

また、コンデンサ電極４０とテーブル型アンテナ１０と
の間の静電容量Ｃｃを、第１図（３）にコンデンサの記
号で示しである。また、第１図（１）においては、グラ
ンド板２０の下方から給電線６０を引き回しているが、
これを符号６１で示すように、グランド板２０と平行す
る方向に設けるようにしてもよい。

第２図（１）は、上記実施例において、モノポールモー
ドで励振しているテーブル型アンテナ１０と給電線との
関係を示す図である。

テーブル型アンテナ１０がモノポールモードで励振する
場合（その平板に流れる電流は、その中心から周辺に向
って一様に流れ）、平板アンテナが最低次モード（λ／
２）で共振している場合、テーブル型アンテナ１０の中
央部分における電圧分布が最大になり、その円板の中央
から見たときのインピーダンス特性は、共振周波数付近
では、第２図（２）に示すような並列共振回路とみなす
ことができる。

なお、テーブル型アンテナ共振用コンデンサ電極４１ａ
、４２ｂを設けることによって、移動通信用下板アンテ
ナの形状を一層、小型にすることができる。

ここで、連結部材１１〜１４をテーブル型アンテナ１０
の端部よりも内側に設けると、第６図に示すように、ア
ンテナが共振したときのインピーダンス値（第２図（２
）に示すＲ２の値）が小さくなる。したがって、所望の
帯域幅を得ることができるまで、連結部材１１〜１４を
内側に寄せて取付けることによってインピーダンスＲ２
を変化させる。連結部材１１〜１４を内側に寄せて取付
けることによってアンテナの共振周波数が高くなるので
、コンデンサ電極４１ａ、４１ｂの静電容量によってア
ンテナの共振周波数が下り、所望の共振周波数に調整す
ることができる。

第３図（１）は、上記実施例において、コンデンサ電極
４０付の両端接地ストリップ線路共振器３０を示す図で
ある。

この第３図（１）に示す共振器が最低次モード（λ／２
）で共振しているときは、コンデンサ電極４０部分の電
圧が最大になり、給電線６０の給電点５０から見たとき
のインピーダンス特性は、共振周波数近辺では、第３図
（２）に示すようなタップ付並列共振回路とみなすこと
ができる。

ところで、第１図（１）、（２）に示す実施例は、第２
図（１）に示すテーブル型アンテナ１０と第３図（１）
に示すストリップ線路共振器とを組合せたものと考える
ことができる。ただし、この場合、第２図（１）に示す
給電線６０ａを省略し、給電線６０が使用される。この
結果、ストリップ線路共振器３０で構成される１次共振
回路と、テーブル型アンテナ１０で構成される２次共振
回路とが、極板間静電容量Ｃｃで静電結合される。した
がって、第１図（１）の実施例は、共振周波数近辺では
、第１図（４）に示すように。

見かけ上、容量結合による二重同調回路が形成される。

ここで、上記１次側の共振周波数、２次側の共振周波数
を、使用周波数に同調させ、結合容量Ｃｃを臨界結合値
に選び、第１図に示す移動通信用平板アンテナのインピ
ーダンスと給電線インピーダンスとが整合状態となるよ
うに、給電点５０の位置を選ぶ、これによって、第１図
（１）に示す移動通信用平板アンテナの反射損失を少な
くすることができ、広帯域にわたって良好なＶＳＷＲ値
を得ることができる。

ところで、自動車電話等の移動通信用平板アンテナとし
て必要な条件は、指向特性（水平方向に最大放射特性を
もち、水平面内では無指向性であること）、広帯域化（
たとえば自動車電話の場合、その帯域幅は８０ＭＨｚを
充分にカバーできること）、インピーダンス整合（給電
線６０と移動通信用平板アンテナとの整合が広帯域にわ
たってよくとれていること）、機械的構造（シンプルで
製作し易い構造であるとともに、製造上の機械的誤差が
アンテナ特性に大きな影響を与えないこと）の各点で優
れていることが必要である。

まず、指向特性については、テーブル型アンテナ１０を
モノボールモードで励振する形状にしてあり（つまり、
軸対称の平板部分とこの平板部分をグランド板２０に電
気的に連結する複数本の連結部材とを有する形状にして
あり）、これによって所定の指向特性を得ることができ
る。

次に、広帯域化については、モノボールモードで励振さ
れている平板アンテナは一般に、帯域幅が狭く、円板と
グランド板とを連結部材で連結し、さらに連結部材を円
板の端部よりも内側に設けることによっである程度広帯
域化することができるものの、それには限度がある。そ
こで、上記実施例では、テーブル型アンテナ１０の内側
にストリップ線路共振器３０を設置し、アンテナ１゜と
相互に静電結合させることによって、広帯域化を実現し
ている。

次に、インピーダンス整合について考察する。

上記モノボールモードを安定して励振させるためには、
通常、アンテナの中央部に給電点を選ぶ必要があるが、
アンテナの中央部は電圧の最大点になっており、アンテ
ナと給電線６０との整合がとりにくい、そこで、上記実
施例においては、静電容量Ｃｃを介して、テーブル型ア
ンテナ１０とストリップ線路共振器３０とを結合させ給
電するようにしている。そして、ストリップ線路共振器
３０のアース端とコンデンサ電極４０との間で、給電点
５０の位置を変えることによって、移動通信用平板アン
テナのインピーダンスと給電線６０のインピーダンスと
を整合することができる。このように、給電点５０の位
ｎを変えることによってインピーダンス整合をとる（タ
ップ位置を変える）手法によれば、指向特性、広帯域化
等についてのアンテナ本体への影響が少ない、したがっ
て、平板アンテナの開発、設計段階において、比較的容
易に最適な給電点を選ぶことができる。

次に、機械的構造であるが、上記実施例においては、テ
ーブル型アンテナ１０とストリップ線路３０との２つの
部分を機械的に分離して加工し、上記２つの部分を単純
に組合せることが基本であるので、アンテナ製作時の機
械加工が容易である。したがって、製品がコストダウン
し１通常の加工精度を維持していればアンテナ特性が劣
化せず、アンテナの機械強度が不足しない、なお、組立
時の機械的寸法誤差があれば、それは結合容量の変化に
なるが、この場合でも、帯域幅が多少変化する程度で、
アンテナ特性への本質的な影響がほとんどない。

第６図は、上記実施例において、テーブル型アンテナの
連結部材を内側に移動した場合に、アンテナ共振時のア
ンテナインピーダンス値が変化する様子を示す図である
。

第７図（１）は、上記実施例における反射損失測定を示
す図であり、同図（２）は、上記実施例におけるスミス
チャート表示によるインピーダンス特性の一例を示す図
である。

上記実施例アンテナの放射指向特性は、テーブル状平板
アンテナがモノポールモードで共振しているときは、ア
ンテナの最大放射方向がほぼ水平方向となり、水平面内
ではほぼ無指向性になる。

第８図は、上記実施例において、直径１．５ｍの円板状
グランド板に平板アンテナを取付けたときの垂直面内指
向特性の一例を示す図である。

第８図に示す特性は、有限長のグランド板を使用してい
るために、指向性がやや上向いているが、無限大グラン
ド板を使用した場合には、その指向性がほぼ水平方向に
なる。

第４図（１）は１本発明の他の実施例を示す斜視図であ
り、同図（２）は、同図（１）における連結部材１１．
１４とコンデンサ電極４１ｂとを省略して示した正面図
である。

この実施例は、ストリップ線路共振器３０の変りに、ス
トリップ線路の長さが共振器３０の約半分であり、片側
のみ設置されたストリップ線路共振器３１を使用してい
る。この場合も、コンデンサ電極４０は、テーブル型ア
ンテナＩＯのほぼ中央にくるように設置されている。こ
の場合も、第１図（４）に示す回路と同様な等価回路が
形成される。

なお、第４図（１）に示す実施例の場合、使用周波数の
λ／４で共振する。

第５図は、上記実施例におけるテーブル型アンテナ１０
の変形例を示す図である。

第５図において、連結部材１１ａ、１２ａ、１３ａ、１
４ａが平板で構成され、各連結部材１１ａ−１４ａの取
付位置が、テーブル型アンテナ１０ａの端部ではなく、
その中心からほぼ等距離の所定の点に設定され、連結部
材１１ａ−１４ａの取付位置までテーブル型アンテナ１
０ａに切込がある。なお、上記切込を省略してもよい、
さらに、テーブル型アンテナ１０ａを、正八角形の平板
部分で構成してもよく、円形、六角形以外に、六角形等
の正多角形の平板部分を代用してもよい。

また、連結部材の長さ、幅、直径の大きさを調整するこ
とによって、テーブル型アンテナの共振周波数を！整す
ることができる。なお、連結部材１１〜１４．１ｌａ−
１４ａの代りに、３本または５本以上の連結部材を使用
してもよい。

さらに、テーブル型アンテナ共振用コンデンサ電極４１
ａ、４１ｂの一方を省略して、テーブル型アンテナ共振
用コンデンサ電極を１つにしてもよく、テーブル型アン
テナ共振用コンデンサ電極を３つ以上設けるようにして
もよい。

［発明の効果］ 本発明によれば、移動通信用のアンテナ全体が小型で１
あり、その構造が簡単であり、しかもそのアンテナは充
分な広帯域特性を有するという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す図であり。 同図（１）は、′その斜視図であり、同図（２）は、同
図（１）の■−■線から見た縦断面図であり、同図（３
）は、同図（１）、のｍ−ｍ線から見た縦断面図であり
、同図（４）は、上記実施例の等価回路を示す図である
。 第２図（１）は、上記実施例におけるテーブル型アンテ
ナ１０がモノボールモードで動作している場合の説明図
であり、同図（２）は、そのときの円板中央から見たイ
ンピーダンス特性であって共振周波数近辺における等価
回路図である。 第３図（１）は、上記実施例におけるストリップ線路共
振器３０を示す斜視図であり、同図（２）は、そのとき
の給電線の給電点から見たときのインピーダンス特性の
等価回路図である。 第４図（１）は、本発明の他の実施例を示す斜視図であ
り、同図（２）は、同図（１）における連結部材１１．
１４とコンデンサ電極４１ｂとを省略して示した正面図
である。 第５図は、上記実施例におけるテーブル型アンテナ１０
の変形例を示す斜視図である。 第６図は、上記実施例において、テーブル型アンテナの
連結部材を内側に移動した場合に、アンテナ共振時のア
ンテナインピーダンス値が変化する様子を示す図である
。 第７図（１）、（２）は、上記実施例における反射損失
特性、インピーダンス特性を示す図である。 第８図は、上記実施例における垂直面内指向特性を示す
図である。 １０．１０ａ・・・テーブル型アンテナ、２０・・・グ
ランド板。 ３０．３１・・・ストリップ線路共振器、４０・・・ス
トリップ線路共振用 コンデンサ電極、 ４１ａ、４１ｂ・・・チーフル型アンテナ共振用コンデ
ンサ電極、 ５０・・・給電点、 ６０．６１・・・給電線。 特許出願人　　原田工業株式会社 同代理人　　　用久保　　新　− 第１図 第４図 第５図 第６図 彫３者歯のイ立ｌこアシテツィシご一タ゛５ス第７ｉ （１）反１１損失ｑ部庄 第８図 非直面内２１ｉ向１讐 ｑイ （２）イシご一タ〉ス特４１

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. （１）導電性の平板部分と、この平板部分をグランド板
   に電気的に連結する複数本の連結部材とを具備するテー
   ブル型アンテナと； 上記連結部材の１つと他の上記連結部材との中間に設け
   られたコンデンサ電極であって、上記平板部分と上記グ
   ランド板との間に形成したテーブル型アンテナ共振用コ
   ンデンサ電極と； 上記テーブル型アンテナの内側に設置されたストリップ
   線路共振器と； 上記テーブル型アンテナの中央部と対向する位置であっ
   て、上記ストリップ線路共振器に設けられたストリップ
   線路共振用コンデンサ電極と；を有することを特徴とす
   る移動通信用平板アンテナ。
2. （２）請求項（１）において、 上記ストリップ線路共振器は、その両端が接地され、そ
   のほぼ中央に上記コンデンサ電極が設けられ、上記スト
   リップ線路共振器全体が上記テーブル型アンテナの内側
   のほぼ中央に設置され、使用周波数のλ／２で共振させ
   ることを特徴とする移動通信用平板アンテナ。
3. （３）請求項（１）において、 上記ストリップ線路共振器は、その一端が接地され、そ
   の他端が開放され、この開放された部分に上記ストリッ
   プ線路共振用コンデンサ電極が接続され、上記テーブル
   型アンテナの内側で上記ストリップ線路共振用コンデン
   サ電極がほぼ中央になるように上記ストリップ線路共振
   器全体が設けられ、使用周波数のλ／４で共振させるこ
   とを特徴とする移動通信用平板アンテナ。
4. （４）請求項（１）において、 上記ストリップ線路共振器のアース端と上記ストリップ
   線路共振用コンデンサ電極との間に、給電点を設けたこ
   とを特徴とする移動通信用平板アンテナ。
5. （５）請求項（１）において、 上記ストリップ線路共振器のアース端と上記ストリップ
   線路共振用コンデンサ電極との間で、給電点の位置を変
   えることによって、上記移動通信用平板アンテナのイン
   ピーダンスと給電線のインピーダンスとを整合すること
   を特徴とする移動通信用平板アンテナ。
6. （６）請求項（１）において、 上記テーブル型アンテナの平板部分は、円形、正多角形
   であることを特徴とする移動通信用平板アンテナ。
7. （７）請求項（１）において、 上記連結部材は、棒状または板状の導体であることを特
   徴とする移動通信用平板アンテナ。
8. （８）請求項（１）において、 上記連結部材の長さ、幅、直径の大きさを調整すること
   によって、上記テーブル型アンテナの共振周波数を調整
   することを特徴とする移動通信用平板アンテナ。
9. （９）請求項（１）において、 上記平板部分の端から上記連結部材までの距離を調整す
   ることによって、アンテナの共振時のインピーダンス値
   を広帯域化に必要な値に設定することを特徴とする移動
   通信用平板アンテナ。
10. （１０）請求項（１）において、 上記テーブル型アンテナ共振用コンデンサ電極の静電容
    量を調整することによって、アンテナの共振周波数を調
    整することを特徴とする移動通信用平板アンテナ。
11. （１１）請求項（１）において、 上記テーブル型アンテナと上記ストリップ線路共振器と
    の静電容量結合が、ほぼ臨界結合状態になるように、上
    記ストリップ線路共振用コンデンサ電極を設定したこと
    を特徴とする移動通信用平板アンテナ。