ホイップアンテナ
【課題】 放射素子と無給電素子とを有するホイップアンテナにおいて、小型化することができると共に給電点を高くしても広帯域化できるようにする。
【解決手段】 ホイップアンテナ２は、グランド２５から高さＨ上に線状の放射素子２０と、放射素子２０とほぼ平行に間隔ＥＤをおいて配置された線状の無給電素子２１とが設けられている。高さＨの給電部２３の先端が給電点２４とされて、給電点２４に一端が接続されたコイル２２の他端が放射素子２０の下端に接続されることにより、放射素子２０が給電点２４からコイル２２を介して給電されている。無給電素子２１の下端は給電部２３の外被導体を介してグランド２５に接続されている。コイル２２の作用により放射素子２０と無給電素子２１との間隔ＥＤを約２ｍｍまで狭めることが可能となると共に、広帯域化することができる。
【解決手段】 ホイップアンテナ２は、グランド２５から高さＨ上に線状の放射素子２０と、放射素子２０とほぼ平行に間隔ＥＤをおいて配置された線状の無給電素子２１とが設けられている。高さＨの給電部２３の先端が給電点２４とされて、給電点２４に一端が接続されたコイル２２の他端が放射素子２０の下端に接続されることにより、放射素子２０が給電点２４からコイル２２を介して給電されている。無給電素子２１の下端は給電部２３の外被導体を介してグランド２５に接続されている。コイル２２の作用により放射素子２０と無給電素子２１との間隔ＥＤを約２ｍｍまで狭めることが可能となると共に、広帯域化することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広帯域特性を得ることができると共に小型化することができるホイップアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
車体に取り付けられるアンテナとしては種々のアンテナがあるが、車体では最も高い位置にあるルーフにアンテナを取り付けると受信感度を高められると共に、デザイン性にも優れていることから、ルーフに取り付けるルーフアンテナが好まれている。従来のルーフに取り付ける車載用アンテナは、ホイップアンテナとホイップアンテナを車体に取付けるためのアンテナベースからなり、ホイップアンテナの下端をアンテナベースに固着するようにしている。このような従来の車載アンテナにおけるホイップアンテナの一例の構成を図１９に示す。
図１９に示すホイップアンテナ１００は、高周波特性の良好な細長い矩形の基板１１１にプリントされた線状の放射素子１１０と、放射素子１１０に給電する給電部１１３とを備えている。給電部１１３は接栓１１２を有し、接栓１１２は、アンテナベースに着脱自在に取り付けられる。ホイップアンテナ１００の放射素子１１０の先端から接栓１１２の下端までのエレメント長ＥＬは、使用周波数帯域の中心周波数にほぼ共振する長さとされている。
【０００３】
図１９に示すホイップアンテナ１００において、使用周波数帯域を１７０〜２０２ＭＨｚとしてその中心周波数１８６ＭＨｚにほぼ共振するエレメント長ＥＬとされた場合のホイップアンテナ１００の電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の周波数特性およびインピーダンス特性を示すスミスチャートを図２０に示す。
図２０を参照すると、ＶＳＷＲ２．０以下の帯域幅として約２０ＭＨｚが得られており、ＶＳＷＲ２．０以下の比帯域は（２０÷１８６）×１００＝１０．８％となる。しかし、１７０ＭＨｚにおけるインピーダンスは３３．３７３−ｊ４７．２１５Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約３．２と２．０を超えてしまい、また、２０２ＭＨｚにおけるインピーダンスは４１．９７０＋ｊ４６．５５８Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約２．７と２．０を超えてしまうようになる。さらに、中心周波数１８６ＭＨｚにおけるインピーダンスは３８．０２５＋ｊ０．７７６Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．３となる。
【０００４】
このように、ホイップアンテナ１００では使用周波数帯域１７０〜２０２ＭＨｚの全域を確保することができない。ここで、アンテナの広帯域化を図る従来の手法の一つとして、放射素子と所定間隔離して無給電素子を配置することが特許文献１，２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３１９７３４号公報
【特許文献２】特開２００３−２４３９１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の無給電素子を有する広帯域化されたホイップアンテナの一例の構成を図２１に示す。
図２１に示すホイップアンテナ２００は、高周波特性の良好な細長い矩形の基板２１２の左縁にプリントされた線状の放射素子２１０と、基板２１２の右縁にプリントされた線状の無給電素子２１１と、放射素子２１０に給電する給電部２１４とを備えている。給電部２１４は接栓２１３を有し、接栓２１３は、アンテナベースに着脱自在に取り付けられる。ホイップアンテナ２００の放射素子２１０の先端から接栓２１３の下端までのエレメント長ＥＬは、使用周波数帯域の低域側の周波数に共振する長さとされ、無給電素子２１１のエレメント長ＮＬと給電部２１４の高さＨを足した長さは同帯域の高域側の周波数に共振する長さとされて、ホイップアンテナ２００を広帯域化するようにしている。
【０００７】
図２１に示すホイップアンテナ２００において、使用周波数帯域が１７０〜２０２ＭＨｚとされ、基板２１２の誘電率が約３．９とされた際に、放射素子２１０のエレメント長ＥＬを約４１０ｍｍとし、無給電素子２１１のエレメント長ＮＬを約２７０ｍｍとし、給電部２１４の高さＨを約２０ｍｍとし、放射素子２１０と無給電素子２１１との間隔ＥＤを約１０ｍｍとした場合のホイップアンテナ２００のＶＳＷＲの周波数特性およびインピーダンス特性を示すスミスチャートを図２２に示す。
図２２を参照すると、ＶＳＷＲ２．０以下の帯域幅は約４０ＭＨｚの広帯域が得られており、ＶＳＷＲ２．０以下の比帯域は（４０÷１８６）×１００＝２１．５％となる。また、１７０ＭＨｚにおけるインピーダンスは３６．８６６−ｊ１２．４５５Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．５と２．０以内となり、また、２０２ＭＨｚにおけるインピーダンスは５０．５７８−ｊ３３．２０５Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．９と２．０以内となる。さらに、中心周波数１８６ＭＨｚにおけるインピーダンスは６８．９５０＋ｊ２０．４９１Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．６５となる。このように、無給電素子２１１を備えるホイップアンテナ２００では広帯域化されて使用周波数帯域１７０〜２０２ＭＨｚの全域を確保することができるようになる。
【０００８】
次に、図２１に示すホイップアンテナ２００において、放射素子２１０と無給電素子２１１との間隔ＥＤを約９ｍｍに変更した場合のホイップアンテナ２００のＶＳＷＲの周波数特性およびインピーダンス特性を示すスミスチャートを図２３に示す。
図２３を参照すると、ＶＳＷＲ２．０以下の帯域幅は約３０ＭＨｚに減少し、ＶＳＷＲ２．０以下の比帯域は（４０÷１８６）×１００＝１６．１％となる。また、１７０ＭＨｚにおけるインピーダンスは３４．５０７−ｊ６．６５０５Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．５と２．０以内になるが、２０２ＭＨｚにおけるインピーダンスは９３．４７１−ｊ３１．９３８Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約２．１５と２．０を超えるようになる。そして、使用周波数帯域１７０〜２０２ＭＨｚにおける最悪のＶＳＷＲは約２．３となり、放射素子２１０と無給電素子２１１との間隔ＥＤを約９ｍｍに変更したホイップアンテナ２００では使用周波数帯域１７０〜２０２ＭＨｚの全域を確保することができないようになる。このことから、放射素子２１０と無給電素子２１１との間隔ＥＤは約１０ｍｍ以上必要になることが分かる。
【０００９】
このように、従来の放射素子に無給電素子を所定間隔離して配置したホイップアンテナにおいては、その間隔に限界がありホイップアンテナを小型化することができないという問題点があった。
また、車載用アンテナでは、走行中にアンテナが木や地下駐車場の屋根等の障害物に衝突することがあり、衝突した際にアンテナが折損することがある。これを防止するために、緩衝用スプリングをアンテナの下部に設けるようにしている。このように、緩衝用スプリングをアンテナの下部に設けると、アンテナの給電点がルーフとされるグランドから高い位置になってしまい、無給電素子を装荷しても広帯域化の効果が得られなくなるという問題点があった。
そこで、本発明は、放射素子と無給電素子とを有するホイップアンテナにおいて小型化することができると共に、給電点を高くしても広帯域化することのできるホイップアンテナを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のホイップアンテナは、線状の放射素子が形成されていると共に、該放射素子から所定間隔離隔されてほぼ平行に線状の無給電素子が形成された絶縁基板と、該絶縁基板の下側に配置され、前記放射素子に給電点から給電すると共に、前記無給電素子を接地する給電部と、前記放射素子の下端に一端が接続され、他端が前記給電点に接続されたコイルとを備えたことを最も主要な特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、放射素子の下端に一端が接続され、他端が前記給電点に接続されたコイルの作用により、放射素子と無給電素子との間隔を大幅に狭くすることができるようになる。例えば、ホイップアンテナの使用周波数帯域が１７０〜２０２ＭＨｚとされていた場合は、間隔を約２ｍｍまで狭めることができるようになる。また、給電点が給電部の下端とされるグランドから高い位置となっても前記コイルの作用により、ホイップアンテナを広帯域化することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施例のホイップアンテナの構成の概要を示す図である。
【図２】本発明の第２実施例のホイップアンテナの構成の概要を示す図である。
【図３】本発明の第１実施例のホイップアンテナの詳細な構成を示す図である。
【図４】本発明の第１実施例のホイップアンテナのＶＳＷＲの周波数特性およびインピーダンス特性を示すスミスチャートの図である。
【図５】本発明の第１実施例の変形例のホイップアンテナの詳細な構成を示す図である。
【図６】本発明の第１実施例の変形例のホイップアンテナのＶＳＷＲの周波数特性およびインピーダンス特性を示す図である。
【図７】本発明の第２実施例のホイップアンテナの詳細な構成を示す図である。
【図８】本発明の第２実施例のホイップアンテナのＶＳＷＲの周波数特性およびインピーダンス特性を示すスミスチャートの図である。
【図９】本発明の第２実施例のホイップアンテナのパラメータを変更した際のＶＳＷＲの周波数特性およびインピーダンス特性を示すスミスチャートの図である。
【図１０】本発明の第２実施例のホイップアンテナのパラメータを変更した際のＶＳＷＲの周波数特性およびインピーダンス特性を示すスミスチャートの図である。
【図１１】本発明の第２実施例のホイップアンテナのパラメータを変更した際のＶＳＷＲの周波数特性およびインピーダンス特性を示すスミスチャートの図である。
【図１２】本発明の第２実施例のホイップアンテナのパラメータを変更した際のＶＳＷＲの周波数特性およびインピーダンス特性を示すスミスチャートの図である。
【図１３】本発明の第２実施例のホイップアンテナのパラメータを変更した際のＶＳＷＲの周波数特性およびインピーダンス特性を示すスミスチャートの図である。
【図１４】本発明の第２実施例のホイップアンテナのパラメータを変更した際のＶＳＷＲの周波数特性およびインピーダンス特性を示すスミスチャートの図である。
【図１５】本発明の第２実施例のホイップアンテナのパラメータを変更した際のＶＳＷＲの周波数特性およびインピーダンス特性を示すスミスチャートの図である。
【図１６】本発明の第２実施例のホイップアンテナの具体的な構成を示す図である。
【図１７】本発明の第２実施例のホイップアンテナの具体的な構成の一部を示す図である。
【図１８】本発明の第２実施例のホイップアンテナにおける基板の構成の一部を示す図である。
【図１９】従来のホイップアンテナの構成を示す図である。
【図２０】従来のホイップアンテナのＶＳＷＲの周波数特性およびインピーダンス特性を示すスミスチャートの図である。
【図２１】従来の無給電素子を有するホイップアンテナの構成を示す図である。
【図２２】従来の無給電素子を有するホイップアンテナのＶＳＷＲの周波数特性およびインピーダンス特性を示すスミスチャートの図である。
【図２３】従来の無給電素子を有するホイップアンテナのパラメータを変更した際のＶＳＷＲの周波数特性およびインピーダンス特性を示すスミスチャートの図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の第１実施例のホイップアンテナの構成の概要を図１に示す。
図１に示す本発明の第１実施例とされるホイップアンテナ１は、金属板等の導電性のグランド１５上に線状の放射素子１０と、放射素子１０とほぼ平行に間隔ＥＤをおいて配置された線状の無給電素子１１とが設けられている。グランド１５の下面から同軸状の給電部１３が貫通して設けられており、グランド１５の上面位置とされる給電部１３の中心導体の先端が給電点１４とされて、給電点１４に一端が接続されたコイル１２の他端が放射素子１０の下端に接続されることにより、放射素子１０が給電点１４からコイル１２を介して給電されている。給電部１３の外被導体はグランド１５に電気的に接続されている。また、無給電素子１１の下端はグランド１５に電気的に接続されている。ホイップアンテナ１の放射素子１０とコイル１２とからなる等価的なエレメント長ＥＬは、使用周波数帯域の下側の周波数にほぼ共振する長さとされ、無給電素子１１のエレメント長ＮＬは、使用周波数帯域の上側の周波数にほぼ共振する長さとされることにより、ホイップアンテナ１は広帯域化されている。また、後述するようにコイル１２の作用により放射素子１０と無給電素子１１との間隔ＥＤは約２ｍｍまで狭めることが可能となる。
【００１４】
本発明の第２実施例のホイップアンテナの構成の概要を図２に示す。
図２に示す本発明の第２実施例とされるホイップアンテナ２は、金属板等の導電性のグランド２５から高さＨ上に線状の放射素子２０と、放射素子２０とほぼ平行に間隔ＥＤをおいて配置された線状の無給電素子２１とが設けられている。グランド２５の下面から同軸状の給電部２３が貫通して高さＨまで設けられており、給電部２３の先端が給電点２４とされて、高さＨとされた給電点２４に一端が接続されたコイル２２の他端が放射素子２０の下端に接続されることにより、放射素子２０が給電点２４からコイル２２を介して給電されている。無給電素子２１の下端は給電部２３の外被導体の上部に電気的に接続され、外被導体はグランド２５に貫通する部位においてグランド２５に電気的に接続されている。ホイップアンテナ２の放射素子２０とコイル２２とを含むグランド２５までの等価的なエレメント長ＥＬは、使用周波数帯域の下側の周波数にほぼ共振する長さとされ、無給電素子２１のエレメント長ＮＬと給電部２３の高さＨを足した長さは、使用周波数帯域の上側の周波数にほぼ共振する長さとされることにより、ホイップアンテナ２は広帯域化されている。また、後述するようにコイル２２の作用により放射素子２０と無給電素子２１との間隔ＥＤは約２ｍｍまで狭めることが可能となる。
【００１５】
次に、図１に示す本発明の第１実施例とされるホイップアンテナの詳細な構成の一例を図３に示す。
図３に示す第１実施例にかかるホイップアンテナ３は、テフロン等の高周波特性の良好な細長い矩形の基板１６ａの左縁にプリントされた線状の放射素子１０ａと、基板１６ａの右縁に放射素子１０ａにほぼ平行にプリントされた線状の無給電素子１１ａと、放射素子１０ａに給電する給電部１３ａとを備えている。給電部１３ａは接栓１７ａを有し、接栓１７ａは同軸接栓とされ、車両のルーフ等に固着されるアンテナベースに着脱自在に取り付けられる。放射素子１０ａの下端はＬ字状に折曲されて形成されており、Ｌ字状の部位にコイル１２ａの一端が接続され、コイル１２ａの他端が接栓１７ａの中心導体に電気的に接続されている。また、無給電素子１１ａの下端は接栓１７ａの外部導体の上端に電気的に接続されている。ホイップアンテナ３の放射素子１０ａの先端から接栓１７ａの下端までのコイル１２ａを含む等価的なエレメント長ＥＬは、使用周波数帯域の低域側の周波数に共振する長さとされ、無給電素子１１ａのエレメント長ＮＬと給電部１３ａの高さＨとを足した長さは使用周波数帯域の高域側の周波数に共振する長さとされている。
【００１６】
図３に示すホイップアンテナ３において、使用周波数帯域が１７０〜２０２ＭＨｚとされ、基板１６ａの誘電率が約３．９とされている場合に、放射素子１０ａのエレメント長ＥＬを約４００ｍｍとし、無給電素子１１ａのエレメント長ＮＬを約２７０ｍｍとし、給電部１３ａの高さＨを約２０ｍｍとし、放射素子１０ａと無給電素子１１ａとの間隔ＥＤを約１０ｍｍとし、コイル１２ａのインダクタンスを約１７ｎＨとした場合のホイップアンテナ３のＶＳＷＲの周波数特性およびインピーダンス特性を示すスミスチャートを図４に示す。
図４を参照すると、ＶＳＷＲ２．０以下の帯域幅は約４５ＭＨｚの広帯域が得られており、ＶＳＷＲ２．０以下の比帯域は（４５÷１８６）×１００＝２４．２％となり、従来より約２．７％比帯域が広くなっている。また、１７０ＭＨｚにおけるインピーダンスは約３４．４２０＋ｊ１．６３５９Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．４５と良好な値となり、また、２０２ＭＨｚにおけるインピーダンスは約５４．６５３−ｊ１６．９１１Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．４と良好な値となる。さらに、中心周波数１８６ＭＨｚにおけるインピーダンスは約６２．１５９＋ｊ３５．１１２Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．９と２．０以内となる。このように、放射素子１０ａに給電部１３ａからコイル１２ａを介して給電するホイップアンテナ３は広帯域化されて使用周波数帯域１７０〜２０２ＭＨｚの全域を十分確保することができるようになる。
【００１７】
次に、図３に示す本発明の第１実施例にかかるホイップアンテナの変形例の詳細な構成を図５に示す。
図５に示す第１実施例にかかる変形例のホイップアンテナ４は、ホイップアンテナ３において、放射素子と無給電素子との間隔ＥＤを最小の間隔としたホイップアンテナとされている。ホイップアンテナ４は、テフロン等の細長い矩形の基板１６ｂの左縁にプリントされた線状の放射素子１０ｂと、基板１６ｂの右縁に放射素子１０ｂにほぼ平行にプリントされた線状の無給電素子１１ｂと、放射素子１０ｂに給電する給電部１３ｂとを備えている。給電部１３ｂは接栓１７ｂを有し、接栓１７ｂは同軸接栓とされ、アンテナベースに着脱自在に取り付けられる。放射素子１０ｂ下端にコイル１２ｂの一端が接続され、コイル１２ｂの他端が接栓１７ｂの中心導体に電気的に接続されている。また、無給電素子１１ｂの下端は接栓１７ｂの外部導体の上端に電気的に接続されている。ホイップアンテナ４の放射素子１０ｂの先端から接栓１７ｂの下端までのコイル１２ｂを含む等価的なエレメント長ＥＬは、使用周波数帯域の低域側の周波数に共振する長さとされ、無給電素子１１ｂのエレメント長ＮＬと給電部１３ｂの高さＨとを足した長さは使用周波数帯域の高域側の周波数に共振する長さとされている。
【００１８】
図５に示すホイップアンテナ４において、使用周波数帯域が１７０〜２０２ＭＨｚとされ、基板１６ｂの誘電率が約３．９とされている場合に、放射素子１０ｂのエレメント長ＥＬを約４００ｍｍとし、無給電素子１１ｂのエレメント長ＮＬを約２４０ｍｍとし、給電部１３ｂの高さＨを約２０ｍｍとし、放射素子１０ｂと無給電素子１１ｂとの間隔ＥＤを約２ｍｍとし、コイル１２ｂのインダクタンスを約６ｎＨとした場合のホイップアンテナ４のＶＳＷＲの周波数特性およびインピーダンス特性を示すスミスチャートを図６に示す。
図６を参照すると、ＶＳＷＲ２．０以下の帯域幅は約４４ＭＨｚの広帯域が得られており、ＶＳＷＲ２．０以下の比帯域は（４４÷１８６）×１００＝２３．７％となり、従来より約２．２％比帯域が広くなっている。また、１７０ＭＨｚにおけるインピーダンスは約３０．６１３＋ｊ５．４９７４Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．６５と良好な値となり、また、２０２ＭＨｚにおけるインピーダンスは約５９．３１３−ｊ２８．６７４Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．７５と十分２．０以内となる。さらに、中心周波数１８６ＭＨｚにおけるインピーダンスは約６６．１１６＋ｊ２５．３５９Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．７と十分２．０以内となる。このように、放射素子１０ｂに給電部１３ｂからコイル１２ｂを介して給電することにより、放射素子１０ｂと無給電素子１１ｂとの間隔ＥＤを約２ｍｍと小型化しても使用周波数帯域１７０〜２０２ＭＨｚの全域を確保することができるようになる。
【００１９】
次に、図２に示す本発明の第２実施例とされるホイップアンテナの詳細な構成の一例を図７に示す。
図７に示す本発明の第２実施例にかかるホイップアンテナ５は、テフロン等の高周波特性の良好な細長い矩形の基板２６ａの左縁にプリントされた線状の放射素子２０ａと、基板２６ａの右縁に放射素子２０ａにほぼ平行にプリントされた線状の無給電素子２１ａと、放射素子２０ａに給電する給電部２３ａとを備えている。給電部２３ａは高さＨの接栓２７ａを有し、同軸接栓とされた接栓２７ａの高さＨまで延伸されている内部に同軸伝送路が設けられている。接栓２７ａは車両のルーフ等に固着されるアンテナベースに着脱自在に取り付けられる。放射素子２０ａの下端はＬ字状に折曲されて形成されており、Ｌ字状の部位にコイル２２ａの一端が接続され、コイル２２ａの他端が接栓２７ａの同軸伝送路における中心導体の先端に電気的に接続されている。また、無給電素子２１ａの下端は接栓２７ａにおける同軸伝送路の外部導体の上端に電気的に接続されている。ホイップアンテナ５の放射素子２０ａの先端から接栓２７ａの下端までのコイル２２ａを含む等価的なエレメント長ＥＬは、使用周波数帯域の低域側の周波数に共振する長さとされ、無給電素子２１ａのエレメント長ＮＬと給電部２３ａの高さＨとを足した長さは使用周波数帯域の高域側の周波数に共振する長さとされている。
【００２０】
図７に示すホイップアンテナ５において、使用周波数帯域を１７０〜２０２ＭＨｚとされ、基板２６ａの誘電率が約３．９とされている場合は、給電部２３ａの高さＨが約２０ｍｍとされた場合、放射素子２０ａのエレメント長ＥＬが約４００ｍｍとされ、無給電素子２１ａのエレメント長ＮＬが約２７０ｍｍとされる。この際に、放射素子２０ａと無給電素子２１ａとの間隔ＥＤを約２ｍｍ〜約１５ｍｍとすることができ、コイル２２ａのインダクタンスは約６ｎＨ〜約３０ｎＨとすることができる。ここで、給電部２３ａの高さＨを約２０ｍｍとした場合に、放射素子２０ａと無給電素子２１ａとの間隔ＥＤを約１５ｍｍとした際の図７に示すホイップアンテナ５のＶＳＷＲの周波数特性およびインピーダンス特性を示すスミスチャートを図８に示す。
図８を参照すると、ＶＳＷＲ２．０以下の帯域幅は約４４ＭＨｚの広帯域が得られており、ＶＳＷＲ２．０以下の比帯域は（４４÷１８６）×１００＝２３．７％となり、従来より約２．２％比帯域が広くなっている。また、１７０ＭＨｚにおけるインピーダンスは約２６．８４９−ｊ７７３．４６ｍΩとなって、この際のＶＳＷＲは約１．８５と十分２．０以下となり、また、２０２ＭＨｚにおけるインピーダンスは約４９．９４０−ｊ２１．２４２Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．５５と良好な値となる。さらに、中心周波数１８６ＭＨｚにおけるインピーダンスは約５６．０５３＋ｊ１６．１４３Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．４と良好な値となる。なお、図８に示す特性はコイル２２ａのインダクタンスが約１７ｎＨ〜３０ｎＨの範囲であればほぼ同様となる。
【００２１】
次に、給電部２３ａの高さＨを約２０ｍｍとした場合に、放射素子２０ａと無給電素子２１ａとの間隔ＥＤを約２ｍｍと変更した際の図７に示すホイップアンテナ５のＶＳＷＲの周波数特性およびインピーダンス特性を示すスミスチャートを図９に示す。
図９を参照すると、ＶＳＷＲ２．０以下の帯域幅は約４１．５ＭＨｚの広帯域が得られており、ＶＳＷＲ２．０以下の比帯域は（４１．５÷１８６）×１００＝２２．３％となり、従来より約０．８％比帯域が広くなっている。また、１７０ＭＨｚにおけるインピーダンスは約３３．３２８＋ｊ４．０６３７Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．５と良好な値となり、また、２０２ＭＨｚにおけるインピーダンスは約４８．８３７−ｊ２５．８０７Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．７と良好な値となる。さらに、中心周波数１８６ＭＨｚにおけるインピーダンスは約７０．４７０＋ｊ２６．５１２Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．７５と良好な値となる。このように、放射素子２０ａに給電部２３ａからコイル２２ａを介して給電することにより、放射素子２０ａと無給電素子２１ａとの間隔ＥＤを約２ｍｍまで小型化しても使用周波数帯域１７０〜２０２ＭＨｚの全域を確保することができるようになる。なお、図９に示す特性はコイル２２ａのインダクタンスが約６ｎＨ〜１７ｎＨの範囲であればほぼ同様となる。
【００２２】
次に、図７に示すホイップアンテナ５において、使用周波数帯域が１７０〜２０２ＭＨｚとされ、基板２６ａの誘電率が約３．９とされている際に、給電部２３ａの高さＨが約５０ｍｍとされた場合、放射素子２０ａのエレメント長ＥＬが約４３０ｍｍとされ、無給電素子２１ａのエレメント長ＮＬが約２３０ｍｍ〜２６０ｍｍとされる。この際に、放射素子２０ａと無給電素子２１ａとの間隔ＥＤを約２ｍｍ〜約１５ｍｍとすることができる。ここで、給電部２３ａの高さＨを約５０ｍｍとした場合に、放射素子２０ａのエレメント長ＥＬを約４３０ｍｍ、無給電素子２１ａのエレメント長ＮＬを約２６０ｍｍ、放射素子２０ａと無給電素子２１ａとの間隔ＥＤを約１５ｍｍとした際の図７に示すホイップアンテナ５のＶＳＷＲの周波数特性およびインピーダンス特性を示すスミスチャートを図１０に示す。
図１０を参照すると、ＶＳＷＲ２．０以下の帯域幅は約４０．７ＭＨｚの広帯域が得られており、ＶＳＷＲ２．０以下の比帯域は（４０．７÷１８６）×１００＝２１．９％となり、従来より約０．４％比帯域が広くなっている。また、１７０ＭＨｚにおけるインピーダンスは約３４．１８５−ｊ７０５．１７ｍΩとなって、この際のＶＳＷＲは約１．４５と良好な値となり、また、２０２ＭＨｚにおけるインピーダンスは約４０．３７９−ｊ１１．７４７Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．４と良好な値となる。さらに、中心周波数１８６ＭＨｚにおけるインピーダンスは約７２．３９８＋ｊ１７．６３３Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．６と良好な値となる。このように、放射素子２０ａに給電部２３ａからコイル２２ａを介して給電することにより、給電部２３ａの高さＨを約５０ｍｍと高くしても使用周波数帯域１７０〜２０２ＭＨｚの全域を確保することができるようになる。なお、図１０に示す特性はコイル２２ａのインダクタンスが約１７ｎＨ〜３０ｎＨの範囲であればほぼ同様となる。
【００２３】
次に、給電部２３ａの高さＨを約５０ｍｍとした場合に、放射素子２０ａのエレメント長ＥＬを約４３０ｍｍ、無給電素子２１ａのエレメント長ＮＬを約２３０ｍｍ、放射素子２０ａと無給電素子２１ａとの間隔ＥＤを約２ｍｍに変更した際の図７に示すホイップアンテナ５のＶＳＷＲの周波数特性およびインピーダンス特性を示すスミスチャートを図１１に示す。ここではコイル２２ａのインダクタンスは約１７ｎＨとされている。
図１１を参照すると、ＶＳＷＲ２．０以下の帯域幅は約４３．７ＭＨｚの広帯域が得られており、ＶＳＷＲ２．０以下の比帯域は（４３．７÷１８６）×１００＝２３．５％となり、従来より約２．０％比帯域が広くなっている。また、１７０ＭＨｚにおけるインピーダンスは約３０．６１３＋ｊ５．４９７４Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．６５と良好な値となり、また、２０２ＭＨｚにおけるインピーダンスは約５９．３１３−ｊ２８．６７４Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．７５と十分２．０以下となる。さらに、中心周波数１８６ＭＨｚにおけるインピーダンスは約６６．１１６＋ｊ２５．３５９Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．６５と良好な値となる。このように、放射素子２０ａに給電部２３ａからコイル２２ａを介して給電することにより、給電部２３ａの高さＨを約５０ｍｍと高くすると共に、放射素子２０ａと無給電素子２１ａとの間隔ＥＤを約２ｍｍまで小型化しても使用周波数帯域１７０〜２０２ＭＨｚの全域を確保することができるようになる。
【００２４】
次に、接栓２７ａの長さＨを約８０ｍｍとした場合に、放射素子２０ａのエレメント長ＥＬを約４３０ｍｍ、無給電素子２１ａのエレメント長ＮＬを約２４０ｍｍ、放射素子２０ａと無給電素子２１ａとの間隔ＥＤを約１５ｍｍとした際の図７に示すホイップアンテナ５のＶＳＷＲの周波数特性およびインピーダンス特性を示すスミスチャートを図１２に示す。
図１２を参照すると、ＶＳＷＲ２．０以下の帯域幅は約４７．４ＭＨｚの広帯域が得られており、ＶＳＷＲ２．０以下の比帯域は（４７．４÷１８６）×１００＝３０．８％となり、従来より約９．３％もの大幅に比帯域が広くなっている。また、１７０ＭＨｚにおけるインピーダンスは約４０．０９７＋ｊ７．２９６２４Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．３と良好な値となり、また、２０２ＭＨｚにおけるインピーダンスは約６０．４７９−ｊ１４．１７６Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．４と良好な値となる。さらに、中心周波数１８６ＭＨｚにおけるインピーダンスは約７２．６８３＋ｊ３２．７８３Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．９と２．０以下となる。このように、放射素子２０ａに給電部２３ａからコイル２２ａを介して給電することにより、接栓２７ａの長さＨを約８０ｍｍと高くしても使用周波数帯域１７０〜２０２ＭＨｚの全域を確保することができるようになる。なお、図１２に示す特性はコイル２２ａのインダクタンスが約３０ｎＨ〜４５ｎＨの範囲であればほぼ同様となる。
【００２５】
次に、接栓２７ａの長さＨを約８０ｍｍとした場合に、放射素子２０ａのエレメント長ＥＬを約４３０ｍｍ、無給電素子２１ａのエレメント長ＮＬを約２２０ｍｍ、放射素子２０ａと無給電素子２１ａとの間隔ＥＤを約２ｍｍと変更した際の図７に示すホイップアンテナ５のＶＳＷＲの周波数特性およびインピーダンス特性を示すスミスチャートを図１３に示す。ここではコイル２２ａのインダクタンスは約３０ｎＨとされている。
図１３を参照すると、ＶＳＷＲ２．０以下の帯域幅は約４２．６ＭＨｚの広帯域が得られており、ＶＳＷＲ２．０以下の比帯域は（４２．６÷１８６）×１００＝２２．９％となり、従来より約１．４％比帯域が広くなっている。また、１７０ＭＨｚにおけるインピーダンスは約２８．７０２＋ｊ１．７７１１Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．７５と十分２．０以下となり、また、２０２ＭＨｚにおけるインピーダンスは約４３．４９３−ｊ４．７４８９Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．２と良好な値となる。さらに、中心周波数１８６ＭＨｚにおけるインピーダンスは約５８．７２３＋ｊ１９．６２１Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．５と良好な値となる。このように、放射素子２０ａに給電部２３ａからコイル２２ａを介して給電することにより、接栓２７ａの長さＨを約８０ｍｍと高くすると共に、放射素子２０ａと無給電素子２１ａとの間隔ＥＤを約２ｍｍまで小型化しても使用周波数帯域１７０〜２０２ＭＨｚの全域を確保することができるようになる。
【００２６】
次に、接栓２７ａの長さＨを約１３０ｍｍとした場合に、放射素子２０ａのエレメント長ＥＬを約４７０ｍｍ、無給電素子２１ａのエレメント長ＮＬを約２４０ｍｍ、放射素子２０ａと無給電素子２１ａとの間隔ＥＤを約１５ｍｍとした際の図７に示すホイップアンテナ５のＶＳＷＲの周波数特性およびインピーダンス特性を示すスミスチャートを図１４に示す。
図１４を参照すると、ＶＳＷＲ２．０以下の帯域幅は約４５．９ＭＨｚの広帯域が得られており、ＶＳＷＲ２．０以下の比帯域は（４５．９÷１８６）×１００＝２４．７％となり、従来より約３．２％比帯域が広くなっている。また、１７０ＭＨｚにおけるインピーダンスは約４０．０３９＋ｊ９．５５９４Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．３５と良好な値となり、また、２０２ＭＨｚにおけるインピーダンスは約５１．５９５−ｊ６．７０２７Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．１５と良好な値となる。さらに、中心周波数１８６ＭＨｚにおけるインピーダンスは約８４．３９１＋ｊ１６．７５７Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．８と２．０以下となる。このように、放射素子２０ａに給電部２３ａからコイル２２ａを介して給電することにより、接栓２７ａの長さＨを約１３０ｍｍと高くしても使用周波数帯域１７０〜２０２ＭＨｚの全域を確保することができるようになる。なお、図１４に示す特性はコイル２２ａのインダクタンスが約４５ｎＨ〜６２ｎＨの範囲であればほぼ同様となる。
【００２７】
次に、接栓２７ａの長さＨを約１３０ｍｍとした場合に、放射素子２０ａのエレメント長ＥＬを約４７０ｍｍ、無給電素子２１ａのエレメント長ＮＬを約２２０ｍｍ、放射素子２０ａと無給電素子２１ａとの間隔ＥＤを約２ｍｍに変更した際の図７に示すホイップアンテナ５のＶＳＷＲの周波数特性およびインピーダンス特性を示すスミスチャートを図１５に示す。
図１５を参照すると、ＶＳＷＲ２．０以下の帯域幅は約４１．８ＭＨｚの広帯域が得られており、ＶＳＷＲ２．０以下の比帯域は（４１．８÷１８６）×１００＝２２．５％となり、従来より約１．０％比帯域が広くなっている。また、１７０ＭＨｚにおけるインピーダンスは約２９．７７７＋ｊ１．３３０９Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．６５と良好な値となり、また、２０２ＭＨｚにおけるインピーダンスは約４１．８８０−ｊ１２．２３６Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．４と良好な値となる。さらに、中心周波数１８６ＭＨｚにおけるインピーダンスは約６７．７１１＋ｊ１５．９６５Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．５と良好な値となる。このように、放射素子２０ａに給電部２３ａからコイル２２ａを介して給電することにより、接栓２７ａの長さＨを約１３０ｍｍと高くすると共に、放射素子２０ａと無給電素子２１ａとの間隔ＥＤを約２ｍｍまで小型化しても使用周波数帯域１７０〜２０２ＭＨｚの全域を確保することができるようになる。なお、図１５に示す特性はコイル２２ａのインダクタンスが約３０ｎＨ〜４５ｎＨの範囲であればほぼ同様となる。
【００２８】
上記したとおり、本発明の第２実施例にかかるホイップアンテナ５は、放射素子２０ａに給電部２３ａからコイル２２ａを介して給電することにより、給電部２３ａの高さを１３０ｍｍまで高くしても広帯域することができる。このため、ホイップアンテナ５の下部に緩衝用のスプリングを設けても広帯域化することができるようになる。なお、放射素子２０ａと無給電素子２１ａとの間隔ＥＤを約２ｍｍまで狭めることが可能となり、ホイップアンテナ５の外形を細くして小型化することもできる。
【００２９】
次に、ホイップアンテナの下部に緩衝用スプリングを設けた本発明の第２実施例にかかるホイップアンテナ６の具体的な構成を図１６、図１７、図１８に示す。図１６はホイップアンテナ６の具体的な構成を示す正面図であり、図１７はホイップアンテナ６の具体的な構成の一部を示す背面図であり、図１８はホイップアンテナ６における基板３２の構成を示す正面図である。
図１６ないし図１８に示す本発明の第２実施例にかかるホイップアンテナ６は、テフロン等の高周波特性の良好な細長い矩形の基板３２の一面における縁部に線状の放射素子３０がプリントされており、基板２６ａの他面における縁部に線状の無給電素子３１がプリントされている。放射素子３０に給電するホイップアンテナ６の下部に設けられている給電部３８は、同軸の接栓３５と、接栓３５の上に設けられた緩衝用のスプリング３４とを有し、スプリング３４内には接栓３５から伸びる同軸ケーブル３８ａが配置されている。接栓３５は、車両のルーフ等に固着されるアンテナベースに着脱自在に取り付けられる。
【００３０】
放射素子３０の下端はＬ字状に折曲されて形成されており、Ｌ字状の部位にコイル３３の一端が接続され、コイル３３の他端が給電点３８ｂとされる同軸ケーブル３８ａの芯線が接続された基板３２上に形成されたランドに電気的に接続されている。また、無給電素子３１の下端は同軸ケーブル３８ａの上部に電気的に接続されている。これにより、接栓３５および同軸ケーブル３８ａを介して放射素子３０に給電される。基板３２はＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）等の合成樹脂製とされた円筒状のカバー部３６により覆われており、カバー部３６の先端にはトップ部３７が嵌挿されている。カバー部３６の下部は、スプリング３４の上部から延伸している円筒状の部位の内部に嵌入されて固着される。
【００３１】
ホイップアンテナ６において、使用周波数帯域が１７０〜２０２ＭＨｚとされ、接栓３５の下端から給電点３８ｂまでの高さＨが約１２０ｍｍとされた際に、コイル２２ａを含む放射素子３０の先端から給電点３８ｂまでのエレメント長ＥＬが約３４０ｍｍ（接栓３５の下端までの全長は約４６０ｍｍ）とされ、無給電素子３１のエレメント長ＮＬが約２４０ｍｍとされている。また、放射素子３０と無給電素子３１との間隔ＥＤが約１０ｍｍとされている。さらに、コイル３３のインダクタンスは約６２ｎＨとされている。このように構成されたホイップアンテナ６は、スプリング３４を有する給電部３８の高さが高くされてもコイル３３の作用により使用周波数帯域１７０〜２０２ＭＨｚの全域を確保することができるようになる。また、ホイップアンテナ６を備える車載用アンテナでは、走行中にアンテナが木や地下駐車場の屋根等の障害物に衝突してもスプリング３４の作用により、衝突した際にホイップアンテナ６が折損することを防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
以上説明した本発明のホイップアンテナにおいては、放射素子と無給電素子との間隔を最小２ｍｍまで狭めることができることから、具体的な構成とされているホイップアンテナ６における外径を細くして小型化することができるようになる。
また、上記の説明では放射素子および無給電素子は基板上にプリントにより形成するようにしたが、線材からなる放射素子と無給電素子とを平行に配置して構成するようにしても良い。この際に、放射素子と無給電素子との間にスペーサを設けて、両者の間隔を規定するようにしても良い。
【符号の説明】
【００３３】
１，２，３，４，５，６ ホイップアンテナ、１０，１０ａ，１０ｂ 放射素子、１１，１１，１１ｂ 無給電素子、１２，１２ａ，１２ｂ コイル、１３，１３ａ，１３ｂ 給電部、１４ 給電点、１５ グランド、１６ａ，１６ｂ 基板、１７ａ，１７ｂ 接栓、２０，２０ａ 放射素子、２１，２１ａ 無給電素子、２２，２２ａ コイル、２３，２３ａ 給電部、２４ 給電点、２５ グランド、２６ａ 基板、２７ａ 接栓、３０ 放射素子、３１ 無給電素子、３２ 基板、３３ コイル、３４ スプリング、３５ 接栓、３６ カバー部、３７ トップ部、３８ 給電部、３８ａ 同軸ケーブル、３８ｂ 給電点、１００ ホイップアンテナ、１１０ 放射素子、１１１ 基板、１１２ 接栓、１１３ 給電部、２００ ホイップアンテナ、２１０ 放射素子、２１１ 無給電素子、２１２ 基板、２１３ 接栓、２１４ 給電部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広帯域特性を得ることができると共に小型化することができるホイップアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
車体に取り付けられるアンテナとしては種々のアンテナがあるが、車体では最も高い位置にあるルーフにアンテナを取り付けると受信感度を高められると共に、デザイン性にも優れていることから、ルーフに取り付けるルーフアンテナが好まれている。従来のルーフに取り付ける車載用アンテナは、ホイップアンテナとホイップアンテナを車体に取付けるためのアンテナベースからなり、ホイップアンテナの下端をアンテナベースに固着するようにしている。このような従来の車載アンテナにおけるホイップアンテナの一例の構成を図１９に示す。
図１９に示すホイップアンテナ１００は、高周波特性の良好な細長い矩形の基板１１１にプリントされた線状の放射素子１１０と、放射素子１１０に給電する給電部１１３とを備えている。給電部１１３は接栓１１２を有し、接栓１１２は、アンテナベースに着脱自在に取り付けられる。ホイップアンテナ１００の放射素子１１０の先端から接栓１１２の下端までのエレメント長ＥＬは、使用周波数帯域の中心周波数にほぼ共振する長さとされている。
【０００３】
図１９に示すホイップアンテナ１００において、使用周波数帯域を１７０〜２０２ＭＨｚとしてその中心周波数１８６ＭＨｚにほぼ共振するエレメント長ＥＬとされた場合のホイップアンテナ１００の電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の周波数特性およびインピーダンス特性を示すスミスチャートを図２０に示す。
図２０を参照すると、ＶＳＷＲ２．０以下の帯域幅として約２０ＭＨｚが得られており、ＶＳＷＲ２．０以下の比帯域は（２０÷１８６）×１００＝１０．８％となる。しかし、１７０ＭＨｚにおけるインピーダンスは３３．３７３−ｊ４７．２１５Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約３．２と２．０を超えてしまい、また、２０２ＭＨｚにおけるインピーダンスは４１．９７０＋ｊ４６．５５８Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約２．７と２．０を超えてしまうようになる。さらに、中心周波数１８６ＭＨｚにおけるインピーダンスは３８．０２５＋ｊ０．７７６Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．３となる。
【０００４】
このように、ホイップアンテナ１００では使用周波数帯域１７０〜２０２ＭＨｚの全域を確保することができない。ここで、アンテナの広帯域化を図る従来の手法の一つとして、放射素子と所定間隔離して無給電素子を配置することが特許文献１，２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３１９７３４号公報
【特許文献２】特開２００３−２４３９１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の無給電素子を有する広帯域化されたホイップアンテナの一例の構成を図２１に示す。
図２１に示すホイップアンテナ２００は、高周波特性の良好な細長い矩形の基板２１２の左縁にプリントされた線状の放射素子２１０と、基板２１２の右縁にプリントされた線状の無給電素子２１１と、放射素子２１０に給電する給電部２１４とを備えている。給電部２１４は接栓２１３を有し、接栓２１３は、アンテナベースに着脱自在に取り付けられる。ホイップアンテナ２００の放射素子２１０の先端から接栓２１３の下端までのエレメント長ＥＬは、使用周波数帯域の低域側の周波数に共振する長さとされ、無給電素子２１１のエレメント長ＮＬと給電部２１４の高さＨを足した長さは同帯域の高域側の周波数に共振する長さとされて、ホイップアンテナ２００を広帯域化するようにしている。
【０００７】
図２１に示すホイップアンテナ２００において、使用周波数帯域が１７０〜２０２ＭＨｚとされ、基板２１２の誘電率が約３．９とされた際に、放射素子２１０のエレメント長ＥＬを約４１０ｍｍとし、無給電素子２１１のエレメント長ＮＬを約２７０ｍｍとし、給電部２１４の高さＨを約２０ｍｍとし、放射素子２１０と無給電素子２１１との間隔ＥＤを約１０ｍｍとした場合のホイップアンテナ２００のＶＳＷＲの周波数特性およびインピーダンス特性を示すスミスチャートを図２２に示す。
図２２を参照すると、ＶＳＷＲ２．０以下の帯域幅は約４０ＭＨｚの広帯域が得られており、ＶＳＷＲ２．０以下の比帯域は（４０÷１８６）×１００＝２１．５％となる。また、１７０ＭＨｚにおけるインピーダンスは３６．８６６−ｊ１２．４５５Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．５と２．０以内となり、また、２０２ＭＨｚにおけるインピーダンスは５０．５７８−ｊ３３．２０５Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．９と２．０以内となる。さらに、中心周波数１８６ＭＨｚにおけるインピーダンスは６８．９５０＋ｊ２０．４９１Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．６５となる。このように、無給電素子２１１を備えるホイップアンテナ２００では広帯域化されて使用周波数帯域１７０〜２０２ＭＨｚの全域を確保することができるようになる。
【０００８】
次に、図２１に示すホイップアンテナ２００において、放射素子２１０と無給電素子２１１との間隔ＥＤを約９ｍｍに変更した場合のホイップアンテナ２００のＶＳＷＲの周波数特性およびインピーダンス特性を示すスミスチャートを図２３に示す。
図２３を参照すると、ＶＳＷＲ２．０以下の帯域幅は約３０ＭＨｚに減少し、ＶＳＷＲ２．０以下の比帯域は（４０÷１８６）×１００＝１６．１％となる。また、１７０ＭＨｚにおけるインピーダンスは３４．５０７−ｊ６．６５０５Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．５と２．０以内になるが、２０２ＭＨｚにおけるインピーダンスは９３．４７１−ｊ３１．９３８Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約２．１５と２．０を超えるようになる。そして、使用周波数帯域１７０〜２０２ＭＨｚにおける最悪のＶＳＷＲは約２．３となり、放射素子２１０と無給電素子２１１との間隔ＥＤを約９ｍｍに変更したホイップアンテナ２００では使用周波数帯域１７０〜２０２ＭＨｚの全域を確保することができないようになる。このことから、放射素子２１０と無給電素子２１１との間隔ＥＤは約１０ｍｍ以上必要になることが分かる。
【０００９】
このように、従来の放射素子に無給電素子を所定間隔離して配置したホイップアンテナにおいては、その間隔に限界がありホイップアンテナを小型化することができないという問題点があった。
また、車載用アンテナでは、走行中にアンテナが木や地下駐車場の屋根等の障害物に衝突することがあり、衝突した際にアンテナが折損することがある。これを防止するために、緩衝用スプリングをアンテナの下部に設けるようにしている。このように、緩衝用スプリングをアンテナの下部に設けると、アンテナの給電点がルーフとされるグランドから高い位置になってしまい、無給電素子を装荷しても広帯域化の効果が得られなくなるという問題点があった。
そこで、本発明は、放射素子と無給電素子とを有するホイップアンテナにおいて小型化することができると共に、給電点を高くしても広帯域化することのできるホイップアンテナを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のホイップアンテナは、線状の放射素子が形成されていると共に、該放射素子から所定間隔離隔されてほぼ平行に線状の無給電素子が形成された絶縁基板と、該絶縁基板の下側に配置され、前記放射素子に給電点から給電すると共に、前記無給電素子を接地する給電部と、前記放射素子の下端に一端が接続され、他端が前記給電点に接続されたコイルとを備えたことを最も主要な特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、放射素子の下端に一端が接続され、他端が前記給電点に接続されたコイルの作用により、放射素子と無給電素子との間隔を大幅に狭くすることができるようになる。例えば、ホイップアンテナの使用周波数帯域が１７０〜２０２ＭＨｚとされていた場合は、間隔を約２ｍｍまで狭めることができるようになる。また、給電点が給電部の下端とされるグランドから高い位置となっても前記コイルの作用により、ホイップアンテナを広帯域化することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施例のホイップアンテナの構成の概要を示す図である。
【図２】本発明の第２実施例のホイップアンテナの構成の概要を示す図である。
【図３】本発明の第１実施例のホイップアンテナの詳細な構成を示す図である。
【図４】本発明の第１実施例のホイップアンテナのＶＳＷＲの周波数特性およびインピーダンス特性を示すスミスチャートの図である。
【図５】本発明の第１実施例の変形例のホイップアンテナの詳細な構成を示す図である。
【図６】本発明の第１実施例の変形例のホイップアンテナのＶＳＷＲの周波数特性およびインピーダンス特性を示す図である。
【図７】本発明の第２実施例のホイップアンテナの詳細な構成を示す図である。
【図８】本発明の第２実施例のホイップアンテナのＶＳＷＲの周波数特性およびインピーダンス特性を示すスミスチャートの図である。
【図９】本発明の第２実施例のホイップアンテナのパラメータを変更した際のＶＳＷＲの周波数特性およびインピーダンス特性を示すスミスチャートの図である。
【図１０】本発明の第２実施例のホイップアンテナのパラメータを変更した際のＶＳＷＲの周波数特性およびインピーダンス特性を示すスミスチャートの図である。
【図１１】本発明の第２実施例のホイップアンテナのパラメータを変更した際のＶＳＷＲの周波数特性およびインピーダンス特性を示すスミスチャートの図である。
【図１２】本発明の第２実施例のホイップアンテナのパラメータを変更した際のＶＳＷＲの周波数特性およびインピーダンス特性を示すスミスチャートの図である。
【図１３】本発明の第２実施例のホイップアンテナのパラメータを変更した際のＶＳＷＲの周波数特性およびインピーダンス特性を示すスミスチャートの図である。
【図１４】本発明の第２実施例のホイップアンテナのパラメータを変更した際のＶＳＷＲの周波数特性およびインピーダンス特性を示すスミスチャートの図である。
【図１５】本発明の第２実施例のホイップアンテナのパラメータを変更した際のＶＳＷＲの周波数特性およびインピーダンス特性を示すスミスチャートの図である。
【図１６】本発明の第２実施例のホイップアンテナの具体的な構成を示す図である。
【図１７】本発明の第２実施例のホイップアンテナの具体的な構成の一部を示す図である。
【図１８】本発明の第２実施例のホイップアンテナにおける基板の構成の一部を示す図である。
【図１９】従来のホイップアンテナの構成を示す図である。
【図２０】従来のホイップアンテナのＶＳＷＲの周波数特性およびインピーダンス特性を示すスミスチャートの図である。
【図２１】従来の無給電素子を有するホイップアンテナの構成を示す図である。
【図２２】従来の無給電素子を有するホイップアンテナのＶＳＷＲの周波数特性およびインピーダンス特性を示すスミスチャートの図である。
【図２３】従来の無給電素子を有するホイップアンテナのパラメータを変更した際のＶＳＷＲの周波数特性およびインピーダンス特性を示すスミスチャートの図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の第１実施例のホイップアンテナの構成の概要を図１に示す。
図１に示す本発明の第１実施例とされるホイップアンテナ１は、金属板等の導電性のグランド１５上に線状の放射素子１０と、放射素子１０とほぼ平行に間隔ＥＤをおいて配置された線状の無給電素子１１とが設けられている。グランド１５の下面から同軸状の給電部１３が貫通して設けられており、グランド１５の上面位置とされる給電部１３の中心導体の先端が給電点１４とされて、給電点１４に一端が接続されたコイル１２の他端が放射素子１０の下端に接続されることにより、放射素子１０が給電点１４からコイル１２を介して給電されている。給電部１３の外被導体はグランド１５に電気的に接続されている。また、無給電素子１１の下端はグランド１５に電気的に接続されている。ホイップアンテナ１の放射素子１０とコイル１２とからなる等価的なエレメント長ＥＬは、使用周波数帯域の下側の周波数にほぼ共振する長さとされ、無給電素子１１のエレメント長ＮＬは、使用周波数帯域の上側の周波数にほぼ共振する長さとされることにより、ホイップアンテナ１は広帯域化されている。また、後述するようにコイル１２の作用により放射素子１０と無給電素子１１との間隔ＥＤは約２ｍｍまで狭めることが可能となる。
【００１４】
本発明の第２実施例のホイップアンテナの構成の概要を図２に示す。
図２に示す本発明の第２実施例とされるホイップアンテナ２は、金属板等の導電性のグランド２５から高さＨ上に線状の放射素子２０と、放射素子２０とほぼ平行に間隔ＥＤをおいて配置された線状の無給電素子２１とが設けられている。グランド２５の下面から同軸状の給電部２３が貫通して高さＨまで設けられており、給電部２３の先端が給電点２４とされて、高さＨとされた給電点２４に一端が接続されたコイル２２の他端が放射素子２０の下端に接続されることにより、放射素子２０が給電点２４からコイル２２を介して給電されている。無給電素子２１の下端は給電部２３の外被導体の上部に電気的に接続され、外被導体はグランド２５に貫通する部位においてグランド２５に電気的に接続されている。ホイップアンテナ２の放射素子２０とコイル２２とを含むグランド２５までの等価的なエレメント長ＥＬは、使用周波数帯域の下側の周波数にほぼ共振する長さとされ、無給電素子２１のエレメント長ＮＬと給電部２３の高さＨを足した長さは、使用周波数帯域の上側の周波数にほぼ共振する長さとされることにより、ホイップアンテナ２は広帯域化されている。また、後述するようにコイル２２の作用により放射素子２０と無給電素子２１との間隔ＥＤは約２ｍｍまで狭めることが可能となる。
【００１５】
次に、図１に示す本発明の第１実施例とされるホイップアンテナの詳細な構成の一例を図３に示す。
図３に示す第１実施例にかかるホイップアンテナ３は、テフロン等の高周波特性の良好な細長い矩形の基板１６ａの左縁にプリントされた線状の放射素子１０ａと、基板１６ａの右縁に放射素子１０ａにほぼ平行にプリントされた線状の無給電素子１１ａと、放射素子１０ａに給電する給電部１３ａとを備えている。給電部１３ａは接栓１７ａを有し、接栓１７ａは同軸接栓とされ、車両のルーフ等に固着されるアンテナベースに着脱自在に取り付けられる。放射素子１０ａの下端はＬ字状に折曲されて形成されており、Ｌ字状の部位にコイル１２ａの一端が接続され、コイル１２ａの他端が接栓１７ａの中心導体に電気的に接続されている。また、無給電素子１１ａの下端は接栓１７ａの外部導体の上端に電気的に接続されている。ホイップアンテナ３の放射素子１０ａの先端から接栓１７ａの下端までのコイル１２ａを含む等価的なエレメント長ＥＬは、使用周波数帯域の低域側の周波数に共振する長さとされ、無給電素子１１ａのエレメント長ＮＬと給電部１３ａの高さＨとを足した長さは使用周波数帯域の高域側の周波数に共振する長さとされている。
【００１６】
図３に示すホイップアンテナ３において、使用周波数帯域が１７０〜２０２ＭＨｚとされ、基板１６ａの誘電率が約３．９とされている場合に、放射素子１０ａのエレメント長ＥＬを約４００ｍｍとし、無給電素子１１ａのエレメント長ＮＬを約２７０ｍｍとし、給電部１３ａの高さＨを約２０ｍｍとし、放射素子１０ａと無給電素子１１ａとの間隔ＥＤを約１０ｍｍとし、コイル１２ａのインダクタンスを約１７ｎＨとした場合のホイップアンテナ３のＶＳＷＲの周波数特性およびインピーダンス特性を示すスミスチャートを図４に示す。
図４を参照すると、ＶＳＷＲ２．０以下の帯域幅は約４５ＭＨｚの広帯域が得られており、ＶＳＷＲ２．０以下の比帯域は（４５÷１８６）×１００＝２４．２％となり、従来より約２．７％比帯域が広くなっている。また、１７０ＭＨｚにおけるインピーダンスは約３４．４２０＋ｊ１．６３５９Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．４５と良好な値となり、また、２０２ＭＨｚにおけるインピーダンスは約５４．６５３−ｊ１６．９１１Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．４と良好な値となる。さらに、中心周波数１８６ＭＨｚにおけるインピーダンスは約６２．１５９＋ｊ３５．１１２Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．９と２．０以内となる。このように、放射素子１０ａに給電部１３ａからコイル１２ａを介して給電するホイップアンテナ３は広帯域化されて使用周波数帯域１７０〜２０２ＭＨｚの全域を十分確保することができるようになる。
【００１７】
次に、図３に示す本発明の第１実施例にかかるホイップアンテナの変形例の詳細な構成を図５に示す。
図５に示す第１実施例にかかる変形例のホイップアンテナ４は、ホイップアンテナ３において、放射素子と無給電素子との間隔ＥＤを最小の間隔としたホイップアンテナとされている。ホイップアンテナ４は、テフロン等の細長い矩形の基板１６ｂの左縁にプリントされた線状の放射素子１０ｂと、基板１６ｂの右縁に放射素子１０ｂにほぼ平行にプリントされた線状の無給電素子１１ｂと、放射素子１０ｂに給電する給電部１３ｂとを備えている。給電部１３ｂは接栓１７ｂを有し、接栓１７ｂは同軸接栓とされ、アンテナベースに着脱自在に取り付けられる。放射素子１０ｂ下端にコイル１２ｂの一端が接続され、コイル１２ｂの他端が接栓１７ｂの中心導体に電気的に接続されている。また、無給電素子１１ｂの下端は接栓１７ｂの外部導体の上端に電気的に接続されている。ホイップアンテナ４の放射素子１０ｂの先端から接栓１７ｂの下端までのコイル１２ｂを含む等価的なエレメント長ＥＬは、使用周波数帯域の低域側の周波数に共振する長さとされ、無給電素子１１ｂのエレメント長ＮＬと給電部１３ｂの高さＨとを足した長さは使用周波数帯域の高域側の周波数に共振する長さとされている。
【００１８】
図５に示すホイップアンテナ４において、使用周波数帯域が１７０〜２０２ＭＨｚとされ、基板１６ｂの誘電率が約３．９とされている場合に、放射素子１０ｂのエレメント長ＥＬを約４００ｍｍとし、無給電素子１１ｂのエレメント長ＮＬを約２４０ｍｍとし、給電部１３ｂの高さＨを約２０ｍｍとし、放射素子１０ｂと無給電素子１１ｂとの間隔ＥＤを約２ｍｍとし、コイル１２ｂのインダクタンスを約６ｎＨとした場合のホイップアンテナ４のＶＳＷＲの周波数特性およびインピーダンス特性を示すスミスチャートを図６に示す。
図６を参照すると、ＶＳＷＲ２．０以下の帯域幅は約４４ＭＨｚの広帯域が得られており、ＶＳＷＲ２．０以下の比帯域は（４４÷１８６）×１００＝２３．７％となり、従来より約２．２％比帯域が広くなっている。また、１７０ＭＨｚにおけるインピーダンスは約３０．６１３＋ｊ５．４９７４Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．６５と良好な値となり、また、２０２ＭＨｚにおけるインピーダンスは約５９．３１３−ｊ２８．６７４Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．７５と十分２．０以内となる。さらに、中心周波数１８６ＭＨｚにおけるインピーダンスは約６６．１１６＋ｊ２５．３５９Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．７と十分２．０以内となる。このように、放射素子１０ｂに給電部１３ｂからコイル１２ｂを介して給電することにより、放射素子１０ｂと無給電素子１１ｂとの間隔ＥＤを約２ｍｍと小型化しても使用周波数帯域１７０〜２０２ＭＨｚの全域を確保することができるようになる。
【００１９】
次に、図２に示す本発明の第２実施例とされるホイップアンテナの詳細な構成の一例を図７に示す。
図７に示す本発明の第２実施例にかかるホイップアンテナ５は、テフロン等の高周波特性の良好な細長い矩形の基板２６ａの左縁にプリントされた線状の放射素子２０ａと、基板２６ａの右縁に放射素子２０ａにほぼ平行にプリントされた線状の無給電素子２１ａと、放射素子２０ａに給電する給電部２３ａとを備えている。給電部２３ａは高さＨの接栓２７ａを有し、同軸接栓とされた接栓２７ａの高さＨまで延伸されている内部に同軸伝送路が設けられている。接栓２７ａは車両のルーフ等に固着されるアンテナベースに着脱自在に取り付けられる。放射素子２０ａの下端はＬ字状に折曲されて形成されており、Ｌ字状の部位にコイル２２ａの一端が接続され、コイル２２ａの他端が接栓２７ａの同軸伝送路における中心導体の先端に電気的に接続されている。また、無給電素子２１ａの下端は接栓２７ａにおける同軸伝送路の外部導体の上端に電気的に接続されている。ホイップアンテナ５の放射素子２０ａの先端から接栓２７ａの下端までのコイル２２ａを含む等価的なエレメント長ＥＬは、使用周波数帯域の低域側の周波数に共振する長さとされ、無給電素子２１ａのエレメント長ＮＬと給電部２３ａの高さＨとを足した長さは使用周波数帯域の高域側の周波数に共振する長さとされている。
【００２０】
図７に示すホイップアンテナ５において、使用周波数帯域を１７０〜２０２ＭＨｚとされ、基板２６ａの誘電率が約３．９とされている場合は、給電部２３ａの高さＨが約２０ｍｍとされた場合、放射素子２０ａのエレメント長ＥＬが約４００ｍｍとされ、無給電素子２１ａのエレメント長ＮＬが約２７０ｍｍとされる。この際に、放射素子２０ａと無給電素子２１ａとの間隔ＥＤを約２ｍｍ〜約１５ｍｍとすることができ、コイル２２ａのインダクタンスは約６ｎＨ〜約３０ｎＨとすることができる。ここで、給電部２３ａの高さＨを約２０ｍｍとした場合に、放射素子２０ａと無給電素子２１ａとの間隔ＥＤを約１５ｍｍとした際の図７に示すホイップアンテナ５のＶＳＷＲの周波数特性およびインピーダンス特性を示すスミスチャートを図８に示す。
図８を参照すると、ＶＳＷＲ２．０以下の帯域幅は約４４ＭＨｚの広帯域が得られており、ＶＳＷＲ２．０以下の比帯域は（４４÷１８６）×１００＝２３．７％となり、従来より約２．２％比帯域が広くなっている。また、１７０ＭＨｚにおけるインピーダンスは約２６．８４９−ｊ７７３．４６ｍΩとなって、この際のＶＳＷＲは約１．８５と十分２．０以下となり、また、２０２ＭＨｚにおけるインピーダンスは約４９．９４０−ｊ２１．２４２Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．５５と良好な値となる。さらに、中心周波数１８６ＭＨｚにおけるインピーダンスは約５６．０５３＋ｊ１６．１４３Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．４と良好な値となる。なお、図８に示す特性はコイル２２ａのインダクタンスが約１７ｎＨ〜３０ｎＨの範囲であればほぼ同様となる。
【００２１】
次に、給電部２３ａの高さＨを約２０ｍｍとした場合に、放射素子２０ａと無給電素子２１ａとの間隔ＥＤを約２ｍｍと変更した際の図７に示すホイップアンテナ５のＶＳＷＲの周波数特性およびインピーダンス特性を示すスミスチャートを図９に示す。
図９を参照すると、ＶＳＷＲ２．０以下の帯域幅は約４１．５ＭＨｚの広帯域が得られており、ＶＳＷＲ２．０以下の比帯域は（４１．５÷１８６）×１００＝２２．３％となり、従来より約０．８％比帯域が広くなっている。また、１７０ＭＨｚにおけるインピーダンスは約３３．３２８＋ｊ４．０６３７Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．５と良好な値となり、また、２０２ＭＨｚにおけるインピーダンスは約４８．８３７−ｊ２５．８０７Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．７と良好な値となる。さらに、中心周波数１８６ＭＨｚにおけるインピーダンスは約７０．４７０＋ｊ２６．５１２Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．７５と良好な値となる。このように、放射素子２０ａに給電部２３ａからコイル２２ａを介して給電することにより、放射素子２０ａと無給電素子２１ａとの間隔ＥＤを約２ｍｍまで小型化しても使用周波数帯域１７０〜２０２ＭＨｚの全域を確保することができるようになる。なお、図９に示す特性はコイル２２ａのインダクタンスが約６ｎＨ〜１７ｎＨの範囲であればほぼ同様となる。
【００２２】
次に、図７に示すホイップアンテナ５において、使用周波数帯域が１７０〜２０２ＭＨｚとされ、基板２６ａの誘電率が約３．９とされている際に、給電部２３ａの高さＨが約５０ｍｍとされた場合、放射素子２０ａのエレメント長ＥＬが約４３０ｍｍとされ、無給電素子２１ａのエレメント長ＮＬが約２３０ｍｍ〜２６０ｍｍとされる。この際に、放射素子２０ａと無給電素子２１ａとの間隔ＥＤを約２ｍｍ〜約１５ｍｍとすることができる。ここで、給電部２３ａの高さＨを約５０ｍｍとした場合に、放射素子２０ａのエレメント長ＥＬを約４３０ｍｍ、無給電素子２１ａのエレメント長ＮＬを約２６０ｍｍ、放射素子２０ａと無給電素子２１ａとの間隔ＥＤを約１５ｍｍとした際の図７に示すホイップアンテナ５のＶＳＷＲの周波数特性およびインピーダンス特性を示すスミスチャートを図１０に示す。
図１０を参照すると、ＶＳＷＲ２．０以下の帯域幅は約４０．７ＭＨｚの広帯域が得られており、ＶＳＷＲ２．０以下の比帯域は（４０．７÷１８６）×１００＝２１．９％となり、従来より約０．４％比帯域が広くなっている。また、１７０ＭＨｚにおけるインピーダンスは約３４．１８５−ｊ７０５．１７ｍΩとなって、この際のＶＳＷＲは約１．４５と良好な値となり、また、２０２ＭＨｚにおけるインピーダンスは約４０．３７９−ｊ１１．７４７Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．４と良好な値となる。さらに、中心周波数１８６ＭＨｚにおけるインピーダンスは約７２．３９８＋ｊ１７．６３３Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．６と良好な値となる。このように、放射素子２０ａに給電部２３ａからコイル２２ａを介して給電することにより、給電部２３ａの高さＨを約５０ｍｍと高くしても使用周波数帯域１７０〜２０２ＭＨｚの全域を確保することができるようになる。なお、図１０に示す特性はコイル２２ａのインダクタンスが約１７ｎＨ〜３０ｎＨの範囲であればほぼ同様となる。
【００２３】
次に、給電部２３ａの高さＨを約５０ｍｍとした場合に、放射素子２０ａのエレメント長ＥＬを約４３０ｍｍ、無給電素子２１ａのエレメント長ＮＬを約２３０ｍｍ、放射素子２０ａと無給電素子２１ａとの間隔ＥＤを約２ｍｍに変更した際の図７に示すホイップアンテナ５のＶＳＷＲの周波数特性およびインピーダンス特性を示すスミスチャートを図１１に示す。ここではコイル２２ａのインダクタンスは約１７ｎＨとされている。
図１１を参照すると、ＶＳＷＲ２．０以下の帯域幅は約４３．７ＭＨｚの広帯域が得られており、ＶＳＷＲ２．０以下の比帯域は（４３．７÷１８６）×１００＝２３．５％となり、従来より約２．０％比帯域が広くなっている。また、１７０ＭＨｚにおけるインピーダンスは約３０．６１３＋ｊ５．４９７４Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．６５と良好な値となり、また、２０２ＭＨｚにおけるインピーダンスは約５９．３１３−ｊ２８．６７４Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．７５と十分２．０以下となる。さらに、中心周波数１８６ＭＨｚにおけるインピーダンスは約６６．１１６＋ｊ２５．３５９Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．６５と良好な値となる。このように、放射素子２０ａに給電部２３ａからコイル２２ａを介して給電することにより、給電部２３ａの高さＨを約５０ｍｍと高くすると共に、放射素子２０ａと無給電素子２１ａとの間隔ＥＤを約２ｍｍまで小型化しても使用周波数帯域１７０〜２０２ＭＨｚの全域を確保することができるようになる。
【００２４】
次に、接栓２７ａの長さＨを約８０ｍｍとした場合に、放射素子２０ａのエレメント長ＥＬを約４３０ｍｍ、無給電素子２１ａのエレメント長ＮＬを約２４０ｍｍ、放射素子２０ａと無給電素子２１ａとの間隔ＥＤを約１５ｍｍとした際の図７に示すホイップアンテナ５のＶＳＷＲの周波数特性およびインピーダンス特性を示すスミスチャートを図１２に示す。
図１２を参照すると、ＶＳＷＲ２．０以下の帯域幅は約４７．４ＭＨｚの広帯域が得られており、ＶＳＷＲ２．０以下の比帯域は（４７．４÷１８６）×１００＝３０．８％となり、従来より約９．３％もの大幅に比帯域が広くなっている。また、１７０ＭＨｚにおけるインピーダンスは約４０．０９７＋ｊ７．２９６２４Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．３と良好な値となり、また、２０２ＭＨｚにおけるインピーダンスは約６０．４７９−ｊ１４．１７６Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．４と良好な値となる。さらに、中心周波数１８６ＭＨｚにおけるインピーダンスは約７２．６８３＋ｊ３２．７８３Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．９と２．０以下となる。このように、放射素子２０ａに給電部２３ａからコイル２２ａを介して給電することにより、接栓２７ａの長さＨを約８０ｍｍと高くしても使用周波数帯域１７０〜２０２ＭＨｚの全域を確保することができるようになる。なお、図１２に示す特性はコイル２２ａのインダクタンスが約３０ｎＨ〜４５ｎＨの範囲であればほぼ同様となる。
【００２５】
次に、接栓２７ａの長さＨを約８０ｍｍとした場合に、放射素子２０ａのエレメント長ＥＬを約４３０ｍｍ、無給電素子２１ａのエレメント長ＮＬを約２２０ｍｍ、放射素子２０ａと無給電素子２１ａとの間隔ＥＤを約２ｍｍと変更した際の図７に示すホイップアンテナ５のＶＳＷＲの周波数特性およびインピーダンス特性を示すスミスチャートを図１３に示す。ここではコイル２２ａのインダクタンスは約３０ｎＨとされている。
図１３を参照すると、ＶＳＷＲ２．０以下の帯域幅は約４２．６ＭＨｚの広帯域が得られており、ＶＳＷＲ２．０以下の比帯域は（４２．６÷１８６）×１００＝２２．９％となり、従来より約１．４％比帯域が広くなっている。また、１７０ＭＨｚにおけるインピーダンスは約２８．７０２＋ｊ１．７７１１Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．７５と十分２．０以下となり、また、２０２ＭＨｚにおけるインピーダンスは約４３．４９３−ｊ４．７４８９Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．２と良好な値となる。さらに、中心周波数１８６ＭＨｚにおけるインピーダンスは約５８．７２３＋ｊ１９．６２１Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．５と良好な値となる。このように、放射素子２０ａに給電部２３ａからコイル２２ａを介して給電することにより、接栓２７ａの長さＨを約８０ｍｍと高くすると共に、放射素子２０ａと無給電素子２１ａとの間隔ＥＤを約２ｍｍまで小型化しても使用周波数帯域１７０〜２０２ＭＨｚの全域を確保することができるようになる。
【００２６】
次に、接栓２７ａの長さＨを約１３０ｍｍとした場合に、放射素子２０ａのエレメント長ＥＬを約４７０ｍｍ、無給電素子２１ａのエレメント長ＮＬを約２４０ｍｍ、放射素子２０ａと無給電素子２１ａとの間隔ＥＤを約１５ｍｍとした際の図７に示すホイップアンテナ５のＶＳＷＲの周波数特性およびインピーダンス特性を示すスミスチャートを図１４に示す。
図１４を参照すると、ＶＳＷＲ２．０以下の帯域幅は約４５．９ＭＨｚの広帯域が得られており、ＶＳＷＲ２．０以下の比帯域は（４５．９÷１８６）×１００＝２４．７％となり、従来より約３．２％比帯域が広くなっている。また、１７０ＭＨｚにおけるインピーダンスは約４０．０３９＋ｊ９．５５９４Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．３５と良好な値となり、また、２０２ＭＨｚにおけるインピーダンスは約５１．５９５−ｊ６．７０２７Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．１５と良好な値となる。さらに、中心周波数１８６ＭＨｚにおけるインピーダンスは約８４．３９１＋ｊ１６．７５７Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．８と２．０以下となる。このように、放射素子２０ａに給電部２３ａからコイル２２ａを介して給電することにより、接栓２７ａの長さＨを約１３０ｍｍと高くしても使用周波数帯域１７０〜２０２ＭＨｚの全域を確保することができるようになる。なお、図１４に示す特性はコイル２２ａのインダクタンスが約４５ｎＨ〜６２ｎＨの範囲であればほぼ同様となる。
【００２７】
次に、接栓２７ａの長さＨを約１３０ｍｍとした場合に、放射素子２０ａのエレメント長ＥＬを約４７０ｍｍ、無給電素子２１ａのエレメント長ＮＬを約２２０ｍｍ、放射素子２０ａと無給電素子２１ａとの間隔ＥＤを約２ｍｍに変更した際の図７に示すホイップアンテナ５のＶＳＷＲの周波数特性およびインピーダンス特性を示すスミスチャートを図１５に示す。
図１５を参照すると、ＶＳＷＲ２．０以下の帯域幅は約４１．８ＭＨｚの広帯域が得られており、ＶＳＷＲ２．０以下の比帯域は（４１．８÷１８６）×１００＝２２．５％となり、従来より約１．０％比帯域が広くなっている。また、１７０ＭＨｚにおけるインピーダンスは約２９．７７７＋ｊ１．３３０９Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．６５と良好な値となり、また、２０２ＭＨｚにおけるインピーダンスは約４１．８８０−ｊ１２．２３６Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．４と良好な値となる。さらに、中心周波数１８６ＭＨｚにおけるインピーダンスは約６７．７１１＋ｊ１５．９６５Ωとなって、この際のＶＳＷＲは約１．５と良好な値となる。このように、放射素子２０ａに給電部２３ａからコイル２２ａを介して給電することにより、接栓２７ａの長さＨを約１３０ｍｍと高くすると共に、放射素子２０ａと無給電素子２１ａとの間隔ＥＤを約２ｍｍまで小型化しても使用周波数帯域１７０〜２０２ＭＨｚの全域を確保することができるようになる。なお、図１５に示す特性はコイル２２ａのインダクタンスが約３０ｎＨ〜４５ｎＨの範囲であればほぼ同様となる。
【００２８】
上記したとおり、本発明の第２実施例にかかるホイップアンテナ５は、放射素子２０ａに給電部２３ａからコイル２２ａを介して給電することにより、給電部２３ａの高さを１３０ｍｍまで高くしても広帯域することができる。このため、ホイップアンテナ５の下部に緩衝用のスプリングを設けても広帯域化することができるようになる。なお、放射素子２０ａと無給電素子２１ａとの間隔ＥＤを約２ｍｍまで狭めることが可能となり、ホイップアンテナ５の外形を細くして小型化することもできる。
【００２９】
次に、ホイップアンテナの下部に緩衝用スプリングを設けた本発明の第２実施例にかかるホイップアンテナ６の具体的な構成を図１６、図１７、図１８に示す。図１６はホイップアンテナ６の具体的な構成を示す正面図であり、図１７はホイップアンテナ６の具体的な構成の一部を示す背面図であり、図１８はホイップアンテナ６における基板３２の構成を示す正面図である。
図１６ないし図１８に示す本発明の第２実施例にかかるホイップアンテナ６は、テフロン等の高周波特性の良好な細長い矩形の基板３２の一面における縁部に線状の放射素子３０がプリントされており、基板２６ａの他面における縁部に線状の無給電素子３１がプリントされている。放射素子３０に給電するホイップアンテナ６の下部に設けられている給電部３８は、同軸の接栓３５と、接栓３５の上に設けられた緩衝用のスプリング３４とを有し、スプリング３４内には接栓３５から伸びる同軸ケーブル３８ａが配置されている。接栓３５は、車両のルーフ等に固着されるアンテナベースに着脱自在に取り付けられる。
【００３０】
放射素子３０の下端はＬ字状に折曲されて形成されており、Ｌ字状の部位にコイル３３の一端が接続され、コイル３３の他端が給電点３８ｂとされる同軸ケーブル３８ａの芯線が接続された基板３２上に形成されたランドに電気的に接続されている。また、無給電素子３１の下端は同軸ケーブル３８ａの上部に電気的に接続されている。これにより、接栓３５および同軸ケーブル３８ａを介して放射素子３０に給電される。基板３２はＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）等の合成樹脂製とされた円筒状のカバー部３６により覆われており、カバー部３６の先端にはトップ部３７が嵌挿されている。カバー部３６の下部は、スプリング３４の上部から延伸している円筒状の部位の内部に嵌入されて固着される。
【００３１】
ホイップアンテナ６において、使用周波数帯域が１７０〜２０２ＭＨｚとされ、接栓３５の下端から給電点３８ｂまでの高さＨが約１２０ｍｍとされた際に、コイル２２ａを含む放射素子３０の先端から給電点３８ｂまでのエレメント長ＥＬが約３４０ｍｍ（接栓３５の下端までの全長は約４６０ｍｍ）とされ、無給電素子３１のエレメント長ＮＬが約２４０ｍｍとされている。また、放射素子３０と無給電素子３１との間隔ＥＤが約１０ｍｍとされている。さらに、コイル３３のインダクタンスは約６２ｎＨとされている。このように構成されたホイップアンテナ６は、スプリング３４を有する給電部３８の高さが高くされてもコイル３３の作用により使用周波数帯域１７０〜２０２ＭＨｚの全域を確保することができるようになる。また、ホイップアンテナ６を備える車載用アンテナでは、走行中にアンテナが木や地下駐車場の屋根等の障害物に衝突してもスプリング３４の作用により、衝突した際にホイップアンテナ６が折損することを防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
以上説明した本発明のホイップアンテナにおいては、放射素子と無給電素子との間隔を最小２ｍｍまで狭めることができることから、具体的な構成とされているホイップアンテナ６における外径を細くして小型化することができるようになる。
また、上記の説明では放射素子および無給電素子は基板上にプリントにより形成するようにしたが、線材からなる放射素子と無給電素子とを平行に配置して構成するようにしても良い。この際に、放射素子と無給電素子との間にスペーサを設けて、両者の間隔を規定するようにしても良い。
【符号の説明】
【００３３】
１，２，３，４，５，６ ホイップアンテナ、１０，１０ａ，１０ｂ 放射素子、１１，１１，１１ｂ 無給電素子、１２，１２ａ，１２ｂ コイル、１３，１３ａ，１３ｂ 給電部、１４ 給電点、１５ グランド、１６ａ，１６ｂ 基板、１７ａ，１７ｂ 接栓、２０，２０ａ 放射素子、２１，２１ａ 無給電素子、２２，２２ａ コイル、２３，２３ａ 給電部、２４ 給電点、２５ グランド、２６ａ 基板、２７ａ 接栓、３０ 放射素子、３１ 無給電素子、３２ 基板、３３ コイル、３４ スプリング、３５ 接栓、３６ カバー部、３７ トップ部、３８ 給電部、３８ａ 同軸ケーブル、３８ｂ 給電点、１００ ホイップアンテナ、１１０ 放射素子、１１１ 基板、１１２ 接栓、１１３ 給電部、２００ ホイップアンテナ、２１０ 放射素子、２１１ 無給電素子、２１２ 基板、２１３ 接栓、２１４ 給電部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
線状の放射素子が形成されていると共に、該放射素子から所定間隔離隔されてほぼ平行に線状の無給電素子が形成された絶縁基板と、
該絶縁基板の下側に配置され、前記放射素子に給電点から給電すると共に、前記無給電素子を接地する給電部と、
前記放射素子の下端に一端が接続され、他端が前記給電点に接続されたコイルと、
を備えることを特徴とするホイップアンテナ。
【請求項２】
上記給電部には接栓と緩衝用のスプリングが設けられており、前記接栓から前記スプリング内を延伸した同軸ケーブルにより、前記緩衝用スプリングの上において前記給電点が形成されていることを特徴とする請求項１記載のホイップアンテナ。
【請求項１】
線状の放射素子が形成されていると共に、該放射素子から所定間隔離隔されてほぼ平行に線状の無給電素子が形成された絶縁基板と、
該絶縁基板の下側に配置され、前記放射素子に給電点から給電すると共に、前記無給電素子を接地する給電部と、
前記放射素子の下端に一端が接続され、他端が前記給電点に接続されたコイルと、
を備えることを特徴とするホイップアンテナ。
【請求項２】
上記給電部には接栓と緩衝用のスプリングが設けられており、前記接栓から前記スプリング内を延伸した同軸ケーブルにより、前記緩衝用スプリングの上において前記給電点が形成されていることを特徴とする請求項１記載のホイップアンテナ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２０１１−４２３４（Ｐ２０１１−４２３４Ａ）
【公開日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１４６３６５（Ｐ２００９−１４６３６５）
【出願日】平成２１年６月１９日（２００９．６．１９）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．テフロン
【出願人】（０００２２７８９２）日本アンテナ株式会社 (176)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月１９日（２００９．６．１９）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．テフロン
【出願人】（０００２２７８９２）日本アンテナ株式会社 (176)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]