JPH0821812B2 - 移動通信用平板アンテナ - Google Patents

移動通信用平板アンテナ

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JPH0821812B2
JPH0821812B2 JP33058988A JP33058988A JPH0821812B2 JP H0821812 B2 JPH0821812 B2 JP H0821812B2 JP 33058988 A JP33058988 A JP 33058988A JP 33058988 A JP33058988 A JP 33058988A JP H0821812 B2 JPH0821812 B2 JP H0821812B2
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    • H01Q1/27Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/32Adaptation for use in or on road or rail vehicles
    • H01Q1/325Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the location of the antenna on the vehicle
    • H01Q1/3275Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the location of the antenna on the vehicle mounted on a horizontal surface of the vehicle, e.g. on roof, hood, trunk
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04Resonant antennas
    • H01Q9/30Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole
    • H01Q9/40Element having extended radiating surface

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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、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、テーブル型アンテナの内側にストリップ線
路共振器を設置し、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の内側にストリップ線
路共振器を設置し、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コ
ンデンサ電極を設けたので、移動通信用のアンテナの構
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)の連結板14を省略した場合における正面図であ
り、同図(3)は、同図(1)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10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
に設けられたコンデンサ電極40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20
に接地され、インピーダンス変換器を兼ねたものであ
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(2)にコンデンサの記号
で示してある。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。
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
(3)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
モノポ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、モノポールモードで励振
されている平板アンテナは一般に、帯域幅が狭く、円板
とグランド板とをアースポストで連結することによって
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10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
ノポ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の位置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、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7図は、上記実施例において、結合容量CCを変化さ
せた場合におけるアンテナの反射損失の変化を示す図で
ある。
第8図(I)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9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9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、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14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
10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(3)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、第6図(1)、(2)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。
テーブル型アンテナ10aは、連結部材11a、12a、13a、
14aの位置が、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ている。
また、テーブル型アンテナ10bは、正八角形の平板部分
で構成されており、この平板部分に、連結部材11b、12
b、13b、14bが設けられている。円形、八角形以外に、
六角形等の正多角形の平板部分を代用してもよい。さら
に、テーブル型アンテナ10cは、棒状の連結部材11c、12
c、13c、14cを有する。
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調整
することができる。なお、連結部材11〜14、11a〜14a、
11b〜14b、11c〜14c、の変りに、3本または5本以上の
連結部材を使用してもよい。
[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)はその正面図で
あり、同図(3)は、そ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がモノポ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、その正面図である。 第5図、第6図(1)、(2)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7図は、上記実施例における結合容量の変化による反
射損失特性を示す図である。 第8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9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、10b、10c……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……コンデンサ電極、 50……給電点、 60、61……給電線。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項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; この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. 【請求項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. 【請求項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置され、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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項9】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。
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