車載用広帯域アンテナ
【課題】ＧＰＳアンテナと一体化したときの干渉が低減されるとともに、アンテナ特性の調整が容易で小型・低背な車載用広帯域アンテナを提供する。
【解決手段】本実施形態の車載用広帯域では、給電エレメント１１０の先端部１１４を無給電エレメント１２０とは反対側に１８０度折り返し、台座１３０の側面１３２上に配置している。また、無給電エレメント１２０の先端部１２４を給電エレメント１１０とは反対側に１８０度折り返し、折り返し部１２３を台座１３０の側面１３３に配置するとともに先端部１２４を台座１３０の上面１３１に配置している。このように、給電エレメント１１０の先端部１１４及び無給電エレメント１２０の先端部１２４を互いに遠ざかる方向に１８０度折り返すことにより、それぞれの先端部が他方のエレメントに影響してアンテナ特性が劣化するのを防止している。
【解決手段】本実施形態の車載用広帯域では、給電エレメント１１０の先端部１１４を無給電エレメント１２０とは反対側に１８０度折り返し、台座１３０の側面１３２上に配置している。また、無給電エレメント１２０の先端部１２４を給電エレメント１１０とは反対側に１８０度折り返し、折り返し部１２３を台座１３０の側面１３３に配置するとともに先端部１２４を台座１３０の上面１３１に配置している。このように、給電エレメント１１０の先端部１１４及び無給電エレメント１２０の先端部１２４を互いに遠ざかる方向に１８０度折り返すことにより、それぞれの先端部が他方のエレメントに影響してアンテナ特性が劣化するのを防止している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載される複合アンテナに適用可能な車載用広帯域アンテナに関し、特にＧＰＳアンテナと一体化して複合アンテナを構成することができる車載用広帯域アンテナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年は、車両にＧＰＳやＥＴＣ、ＶＩＣＳ等の機器が搭載されるようになっており、それに伴って車両に搭載されるアンテナの数も増加してきている。このような車両に搭載されるアンテナ数の増加に対応するために、各アンテナの設置スペースをできるだけ小さくすることが強く求められており、アンテナの小型・低背化や複数のアンテナを一体化した複合アンテナの開発が進められている。一般的な車載用アンテナとして、車両内での配置を容易とするために、その寸法を例えば１０ｃｍ四方以下でかつ高さも数ｃｍ以下とするのが好ましい。
【０００３】
携帯電話では、８００ＭＨｚ帯、９００ＭＨｚ帯等の周波数帯の利用が伝搬特性がよく通信可能な範囲も広いことから、車載用の携帯電話としてもこの周波数帯での利用が強く望まれている。そのため、この周波数帯に対応した車載用広帯域アンテナのニーズが高いが、例えば８２４ＭＨｚでは波長が３６４ｍｍとなり、大きな寸法のアンテナが必要となる。これに加えて、車載用アンテナでは、設置場所周辺の機器等の影響を低減するために、電気的に地板として動作する基板ないしは地板を備えた基板を設け、その上にアンテナエレメントを配置する方法が用いられる。
【０００４】
基板上で動作する小型低背なアンテナとして、例えば逆Ｌアンテナや逆Ｆアンテナ等が知られている。これらのアンテナでは、アンテナエレメントの寸法として波長の１／４程度の長さが必要になる。逆Ｌアンテナや逆Ｆアンテナで基板に平行な方向の電波を放射する場合は、基板に対する配置等を調整することで、基板から放射される基板に平行な方向の電波を積極的に利用することで周波数帯域を広げることができる。これに対し、基板上で基板に直交する方向の電波を放射する場合には、逆Ｌアンテナや逆Ｆアンテナでは周波数帯域が狭くなるといった課題がある。
【０００５】
そこで、より広帯域な周波数帯を利用できるようにするための対策として、寄生素子（無給電エレメント）を用いる方法が知られている(特許文献１、２)。無給電エレメントを給電エレメントの近傍に配置すると、両者の結合により無給電エレメントが給電エレメントの動作周波数に近い別の周波数で動作する。これにより、給電エレメントと無給電エレメントのそれぞれの動作周波数を合わせた広い周波数帯域で動作せることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２０１２７８号公報
【特許文献２】特開２００６−２３８２６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、給電エレメントに無給電エレメントを追加して広帯域化を図った車載用広帯域アンテナでは、２つのエレメントを並列に配列するために比較的大きなスペースが必要となり、車両に搭載するためのスペースを確保するのが難しくなる、といった問題がある。そこで、車載用広帯域アンテナの設置スペースを低減するために、車載用広帯域アンテナを一層小型・低背化するとともに、車載用広帯域アンテナをＧＰＳアンテナと一体化して複合アンテナとして搭載可能にすることが強く望まれる。
【０００８】
しかし、従来はアンテナ特性を損なうことなく所定寸法の給電エレメントと無給電エレメントとを狭い空間内に配置するのが極めて難しく、またＧＰＳアンテナと一体化したときの干渉を低減するのが困難であった。さらに、給電エレメントと無給電エレメントとを狭い空間内に配置すると、アンテナ特性の調整が難しくなってしまうといった問題も生じる。
【０００９】
本発明はこれらの問題を解決するためになされたものであり、ＧＰＳアンテナと一体化したときの干渉が低減されるとともに、アンテナ特性の調整が容易で小型・低背な車載用広帯域アンテナを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の車載用広帯域アンテナの第１の態様は、放射部と、該放射部に接続されて略垂直方向に配置された給電素子部及び接地素子部とを有する給電エレメントと、前記給電エレメントと結合可能に配置された動作部と、該動作部に接続されて前記給電素子部及び接地素子部と略平行になるように配置された無給電側接地素子部とを有する無給電エレメントと、前記給電エレメント及び前記無給電エレメントが配置される所定高さの台座と、少なくとも前記給電素子部に接続される配線パターンが配置される配線部と、前記台座が搭載される台座搭載部とを有する基板と、を備え、前記給電エレメントは、少なくとも前記放射部の主要部分が前記台座の上面長手方向に配置されて先端が前記無給電エレメントと反対側に１８０度折り返され、前記無給電エレメントは、前記動作部の少なくとも一部が前記台座の上面で前記放射部と略平行に配置されて先端が前記給電エレメントと反対側に１８０度折り返されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の車載用広帯域アンテナの他の態様は、パッチアンテナで形成されたＧＰＳアンテナと組み合わせて車載用複合アンテナを構成することを特徴とする。
【００１２】
本発明の車載用広帯域アンテナの他の態様は、前記無給電エレメントが、前記台座の前記ＧＰＳアンテナの配置領域側に配置されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の車載用広帯域アンテナの他の態様は、前記台座の前記配線パターン側の側面に、一端から順に前記接地素子部、前記給電素子部、及び前記無給電側接地素子部が配置されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の車載用広帯域アンテナの他の態様は、前記台座の前記配線パターン側の側面に凹部が垂直方向に形成され、少なくとも前記接地素子部と前記給電素子部が前記凹部に配置されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の車載用広帯域アンテナの他の態様は、前記給電エレメントのインピーダンス調整部が前記凹部に形成されていることを特徴とする。
【００１６】
本発明の車載用広帯域アンテナの他の態様は、前記無給電エレメントは、前記給電エレメントとの結合の大きさを調整可能なスタブを備えていることを特徴とする。
【００１７】
本発明の車載用広帯域アンテナの他の態様は、前記台座が４つの側面を有する略直方体形状に形成されており、前記給電エレメント及び前記無給電エレメントの一部が１以上の前記側面に配置されていることを特徴とする。
【００１８】
本発明の車載用広帯域アンテナの他の態様は、前記基板は、前記配線部を挟んで前記台座搭載部と反対側に別の台座搭載部を備えた略コの字形状に形成されており、別の台座と該別の台座に配置された別の給電エレメントとを備える受信アンテナを前記別の台座搭載部に搭載してダイバーシティな構成を有していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ＧＰＳアンテナと一体化したときの干渉が低減されるとともに、アンテナ特性の調整が容易で小型・低背な車載用広帯域アンテナを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態の車載用広帯域アンテナの概略構成を示す斜視図である。
【図２】第１実施形態の車載用広帯域アンテナの各エレメントの折り返し方向を示す模式図及びＶＳＷＲ特性を示すグラフである。
【図３】比較例１の車載用広帯域アンテナの各エレメントの折り返し方向を示す模式図及びＶＳＷＲ特性を示すグラフである。
【図４】比較例２の車載用広帯域アンテナの各エレメントの折り返し方向を示す模式図及びＶＳＷＲ特性を示すグラフである。
【図５】比較例３の車載用広帯域アンテナの各エレメントの折り返し方向を示す模式図及びＶＳＷＲ特性を示すグラフである。
【図６】本発明の第２実施形態の車載用広帯域アンテナの概略構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の好ましい実施の形態における車載用広帯域アンテナについて、図面を参照して詳細に説明する。なお、同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。
【００２２】
（第１実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る車載用広帯域アンテナを、図１を用いて以下に説明する。図１は、本実施形態の車載用広帯域アンテナの概略構成を示す斜視図であり、同図（ａ）は給電点側から見た斜視図、同図（ｂ）は開放端側から見た斜視図である。
【００２３】
本実施形態の車載用広帯域アンテナ１００は、幅が概略一定な板状ないしは線状の給電エレメント１１０及び無給電エレメント１２０を備え、これらが略直方体形状の台座１３０上に配置された構成を有している。給電エレメント１１０は、放射部１１１と給電線路に接続される給電素子部１１２と地板に接続される接地素子部１１３とを有して逆Ｆアンテナとしている。給電エレメント１１０は、逆Ｆアンテナに限定されず、例えば逆Ｌアンテナとしてもよい。放射部１１１は、主要部分が台座１３０の上面１３１の長手方向に配置され、給電素子部１１２及び接地素子部１１３は、台座１３０の側面に配置されている。これにより、給電素子部１１２及び接地素子部１１３は、給電エレメント１１０の一部で屈曲されて放射部１１１に対して略垂直方向に配置されている。
【００２４】
無給電エレメント１２０は、給電エレメント１１０と結合可能に配置された動作部１２１と地板に接続される無給電側接地素子部１２２とを有している。動作部１２１は台座１３０の上面１３１の長手方向に配置され、無給電側接地素子部１２２は台座１３０の側面に配置されている。これにより、無給電側接地素子部１２２も無給電エレメント１２０の一部で屈曲されて動作部１２１に対して略垂直方向に配置されている。
【００２５】
給電エレメント１１０の放射部１１１及び無給電エレメント１２０の動作部１２１は、台座１３０の上面１３１において略平行に近接して配置された容量結合部をそれぞれ有している。給電エレメント１１０と無給電エレメント１２０とを近接させて容量結合部を形成することで、アンテナ特性を調整することが可能となる。また、給電エレメント１１０の給電素子部１１２及び接地素子部１１３と無給電エレメント１２０の無給電側接地素子部１２２は、台座１３０の側面で略平行となるように配置されている。
【００２６】
本実施形態の車載用広帯域アンテナ１００は、パッチアンテナで形成されたＧＰＳアンテナと組み合わせて車載用複合アンテナとして用いることが可能に構成されており、ＧＰＳアンテナに隣接して配置することができる。車載用広帯域アンテナ１００を載置する基板１４０は、ＧＰＳアンテナを搭載するための配置領域１５０の一端側に台座１３０を搭載するための台座搭載部１４１を備えており、給電素子部１１２側には少なくとも給電素子部１１２と給電線路１６０とを接続するための配線パターン１４２ａを配置するための配線部１４２を備えている。
【００２７】
基板１４０は車両に略水平に搭載され、これにより放射部１１１等が略水平に設置されるとともに、給電素子部１１２、接地素子部１１３、及び無給電側接地素子部１２２が垂直方向に設置される。基板１４０は、電気的に地板として動作する、または地板を備えた複合体となっている。あるいは、車載用広帯域アンテナ１００の地板を台座１３０の底面に設けてもよい。
【００２８】
本実施形態の車載用広帯域アンテナ１００では、給電エレメント１１０、無給電エレメント１２０、及びそれぞれの素子部がすべて台座１３０の上面１３１または側面に配置されていることから、アンテナ寸法が台座１３０の寸法で決まる。そこで、車載用広帯域アンテナ１００の動作周波数の最低周波数に対応する波長をλとするとき、台座１３０の長手方向の寸法（最大寸法）をλ／４未満とし、台座１３０の最大幅（上面１３１の長手方向と直交する方向）をλ／１０以下とし、さらに台座１３０の高さをλ／１０程度とすることで、車載用広帯域アンテナ１００の小型・低背化を図っている。
【００２９】
逆Ｆアンテナや逆Ｌアンテナ等ではエレメント長を略λ／４とする必要があるが、台座１３０の長手方向の寸法をλ／４未満とすると、給電エレメント１１０を台座１３０の長手方向だけに配置することはできず、一部を折り曲げて配置する必要がある。同様に、無給電エレメント１２０についても、台座１３０の長手方向に必要な長さを配置することができないときは、その一部を折り曲げて配置する必要がある。
【００３０】
上記のように、給電エレメント１１０や無給電エレメント１２０の一部を折り曲げて台座１３０に配置する必要があるとき、台座１３０の上面１３１が狭いために折り曲げ部を上面１３１に配置するのが困難となる。それに加えて、折り曲げ部の配置場所によってはアンテナ特性が劣化してしまうといった問題が生じる。給電エレメント１１０や無給電エレメント１２０では、共振時は先端部の電位が最大となることから、先端部を折り曲げて他方のエレメントに近接させてしまうと、相互に強い影響が及んでアンテナ特性が劣化してしまう。
【００３１】
例えば、給電エレメント１１０の先端部を折り曲げて無給電エレメント１２０に近接させてしまうと、無給電エレメント１２０が給電エレメント１１０の動作周波数の近傍の周波数で動作する、といった効果が低減されてしまい、十分な広帯域化を実現することができなくなってしまうおそれがある。
【００３２】
そこで、本実施形態の車載用広帯域アンテナ１００では、一方のエレメントの折り返し部を他方のエレメントの反対側に折り曲げるようにする。給電エレメント１１０及び無給電エレメント１２０ともその先端部を折り曲げるときは、それぞれの折り曲げ部を相互に反対側となるように（外向きになるように）折り曲げる。また、折り曲げ部を台座１３０上に配置するために、配置台座１３０の上面１３１に加えてその側面も利用できるようにする。台座１３０の側面として、図１に示す側面１３２、１３３、１３４を用いることができる。このような側面を利用して折り返し部を配置することで、他方のエレメントからできるだけ離して相互の影響をできるだけ低減するようにすることができる。
【００３３】
図１では、給電エレメント１１０の先端部１１４を無給電エレメント１２０とは反対側に１８０度折り返し、台座１３０の側面１３２上に配置している。また、無給電エレメント１２０の先端部１２４を給電エレメント１１０とは反対側に１８０度折り返し、折り返し部１２３を台座１３０の側面１３３に配置するとともに先端部１２４を台座１３０の上面１３１に配置している。このように、給電エレメント１１０の先端部１１４及び無給電エレメント１２０の先端部１２４を互いに遠ざかる方向に１８０度折り返すことにより、それぞれの先端部が他方のエレメントに影響してアンテナ特性が劣化するのを防止している。
【００３４】
給電エレメント１１０の先端部１１４及び無給電エレメント１２０の先端部１２４のそれぞれの折り返し方向が、車載用広帯域アンテナ１００の特性にどのように影響するかを、シミュレーション結果を用いて説明する。図２は、本実施形態の車載用広帯域アンテナ１００の特性を示す図であり、同図（ａ）は車載用広帯域アンテナ１００の給電エレメント１１０及び無給電エレメント１２０の折り返し方向を示す模式図であり、同図（ｂ）はＶＳＷＲ特性を示すグラフである。
【００３５】
図２（ａ）は、給電エレメント１１０の先端部１１４及び無給電エレメント１２０の先端部１２４が、互いに遠ざかる方向（外側）に折り返されていることを示している。先端部１１４，１２４を互いに遠ざかるように折り返すことで、図２（ｂ）に示すようなＶＳＷＲ特性が得られ、低側周波数Ｆ１と高側周波数Ｆ２との間の広帯域で良好な特性が得られることがわかる。ここで、低側周波数Ｆ１＝８８０ＭＨｚ、高側周波数Ｆ２＝９６０ＭＨｚである。
【００３６】
また、比較例１として、給電エレメント及び無給電エレメントを折り返さずに直線状としたときのアンテナ特性を図３に示す。同図（ａ）は、給電エレメント１１及び無給電エレメント１２がともに直線状であることを示す模式図であり、同図（ｂ）は、ＶＳＷＲ特性を示すグラフである。図３（ｂ）に示すＶＳＷＲ特性より、給電エレメント１１及び無給電エレメント１２を直線状としたときには、周波数Ｆ１〜Ｆ２の広帯域で良好な特性が得られることがわかる。本実施形態の車載用広帯域アンテナ１００のアンテナ特性である図２（ｂ）を図３（ｂ）と比較すると、両者でほぼ同程度のＶＳＷＲ特性が得られることがわかる。
【００３７】
一方、給電エレメント及び無給電エレメントの折り返し方向を本実施形態の車載用広帯域アンテナ１００と異なるようにしたときのシミュレーション結果を図４、５に示す。図４では、比較例２として同図（ａ）に示すように、給電エレメント２１の先端部と無給電エレメント２２の先端部をともに左方向に折り返しており、そのときのＶＳＷＲ特性を同図（ｂ）に示している。また、図５では、比較例３として同図（ａ）に示すように、給電エレメント３１の先端部と無給電エレメント３２の先端部とが互いに近接する内側方向に折り返しており、そのときのＶＳＷＲ特性を同図（ｂ）に示している。
【００３８】
図４より、給電エレメント２１の先端部と無給電エレメント２２の先端部をともに左方向に折り返した場合には、ＶＳＷＲ特性が大きく劣化して周波数Ｆ１〜Ｆ２の帯域で動作させることができなくなることがわかる。これは、無給電エレメント２２の先端部が給電エレメント２１の放射部に近接することにより、給電エレメント２１が無給電エレメント２２の先端部の影響を強く受けてＶＳＷＲ特性が大幅に劣化することを示している。
【００３９】
また図５より、給電エレメント３１の先端部と無給電エレメント３２の先端部とが互いに近接する内側方向に折り返した場合にも、ＶＳＷＲ特性が大きく劣化して周波数Ｆ１〜Ｆ２の帯域で動作させることができなくなることがわかる。この場合には、給電エレメント３１の先端部と無給電エレメント３２の先端部とが近接して干渉することにより、相互に強い影響を受けてＶＳＷＲ特性が大幅に劣化することを示している。
【００４０】
上記のシミュレーション結果より、給電エレメント１１０の先端部１１４及び無給電エレメント１２０の先端部１２４が、それぞれ他方のエレメントに与える影響をできるだけ低減するために、相互に遠ざかる外側方向に折り返すのが好ましいことがわかる。これにより、給電エレメント１１０及び無給電エレメント１２０を折り返さずに直線状にしたときとほぼ同程度のＶＳＷＲ特性が得られるようにすることができる。
【００４１】
折り返された先端部が他方のエレメントに与える影響をできるだけ低減するために、さらに、給電エレメント１１０の先端部１１４と無給電エレメント１２０の先端部１２４の少なくとも一方を、台座１３０の長手方向の側面（１３２、１３４）に配置するのが好ましい。先端部１１４、１２４の少なくとも一方を台座１３０の長手方向の側面に配置することにより、他方のエレメントに与える影響をさらに低減することができる。
【００４２】
本実施形態の車載用広帯域アンテナ１００では、給電エレメント１１０の先端部１１４が長手方向の側面１３２に配置されている。また、給電エレメント１１０及び無給電エレメント１２０の一部を台座１３０の側面に配置することで、車載用広帯域アンテナ１００の寸法、すなわち台座１３０の寸法を小さくすることが可能となる。本実施形態では、給電エレメント１１０の先端部１１４と無給電エレメント１２０の折り返し部１２３を、それぞれ台座１３０の側面１３２と側面１３３に配置しており、これによりそれぞれで必要なエレメント長を確保している。
【００４３】
本実施形態の車載用広帯域アンテナ１００のアンテナ特性に影響するものとして、さらに鏡像電流によるものがある。一般に、地板上で動作する逆Ｆアンテナや逆Ｌアンテナでは、地板上に鏡像電流が発生する。この鏡像電流は、エレメントに流れる電流のうち基板（地板）面と平行な方向の成分を打ち消すように作用する、といった特性がある。このような鏡像電流による影響は、エレメントと基板（地板）との距離が小さくなるほど強くなる。
【００４４】
本実施形態の車載用広帯域アンテナ１００では、給電エレメント１１０の放射部１１１の少なくとも主要部分を高さλ／１０程度の台座１３０の上面１３１に配置しており、これにより地板との距離を大きくして鏡像電流の影響を低減している。また、放射部１１１の一部を台座の側面に配置するときは、台座１３０の高さの半分より上側に配置するのがよい。
【００４５】
本実施形態の車載用広帯域アンテナ１００は、図１に示す配置領域にＧＰＳアンテナを配置することで車載用複合アンテナを構成することができる。ＧＰＳアンテナと組み合わせたとき、ＧＰＳアンテナの影響を受けて車載用広帯域アンテナ１００のアンテナ特性が劣化するのをできるだけ低減する必要がある。
【００４６】
そこで、本実施形態では、給電エレメント１１０の少なくとも主要部分を所定高さの台座１３０の上面１３１に配置することで、配置領域１５０に搭載されるＧＰＳアンテナより垂直方向に高くなるようにしている。このように、給電エレメント１１０の主要部分をＧＰＳアンテナより高い位置に配置することで、ＧＰＳアンテナからの干渉を低減するようにしている。本実施形態では、台座１３０の高さをλ／１０程度としており、これによりＧＰＳアンテナからの干渉を低減することができる。
【００４７】
また、給電エレメント１１０をＧＰＳアンテナの設置領域１５０から遠い台座１３０の図面上左側に配置し、無給電エレメント１２０をＧＰＳアンテナの設置領域１５０に近い台座１３０の図面上右側に配置するのが好ましい。本実施形態では、給電エレメント１１０の先端部１１４が、ＧＰＳアンテナの設置領域１５０からさらに遠くなる方向に折り返されていることから、ＧＰＳアンテナからの影響をより一層低減することができる。
【００４８】
さらに、給電エレメント１１０の給電素子部１１２及び接地素子部１１３と、無給電エレメント１２０の無給電側接地素子部１２２とを、台座１３０の端部側から順に接地素子部１１３、給電素子部１１２、無給電側接地素子部１２２の順に配列しており、給電素子部１１２が接地素子部１１３と無給電側接地素子部１２２とで挟まれるようにしている。無給電側接地素子部１２２と給電素子部１１２とを近接させることにより、インピーダンスの調整を容易にしている。
【００４９】
本実施形態の車載用広帯域アンテナ１００をさらに小型化するために、給電素子部１１２及び接地素子部１１３が配置される台座１３０の側面１３４上に凹部１３４ａを形成している。凹部１３４ａを形成することで、給電素子部１１２及び接地素子部１１３を基板１４０に接続するための接続パッド部を凹部１３４ａ内に設けることができる。これにより、接続パッド部が側面１３４よりＧＰＳアンテナ側に突出するのを防止又は低減することができ、車載用広帯域アンテナ１００を搭載するための基板１４０、特に配線部１４２の必要スペースを低減させることが可能となる。なお、本実施形態では、給電素子部１１２及び接地素子部１１３を配置する部分のみに凹部１３４ａを形成するようにしているが、これに限らず、例えば無給電側接地素子部１２２も含むように凹部１３４ａを形成してもよい。
【００５０】
本実施形態の車載用広帯域アンテナ１００では、給電エレメント１１０の給電素子部１１２と接地素子部１１３とを接続する接続線路１１５を設けており、給電素子部１１２と接地素子部１１３と接続線路１１５とでコの字形状のインピーダンス調整部１１０ａを形成している。インピーダンス調整部１１０ａは、上記の凹部１３４ａ内に配置され、放射部１１１が接続線路１１５に接続されている。インピーダンス調整部１１０ａでは、給電素子部１１２及び接地素子部１１３の長さ（高さ）と接続線路１１５の長さを調整することで、インピーダンスの大きさを調整することが可能となっている。
【００５１】
上記のようなインピーダンス調整部１１０ａを設けることで、給電エレメント１１０と無給電エレメント１２０の両方あるいはいずれか一方に対し、インピーダンスを調整するための曲折部等を設けることなく直線状に配置することが可能となる。また、インピーダンス調整部１１０ａを設けることで、インピーダンス調整を行うためのエレメント位置が明確になり、その調整が容易となる。
【００５２】
本実施形態の車載用広帯域アンテナ１００では、１８０度折り返された先端部１１４，１２４の長さを調整したり、給電エレメント１１０及び無給電エレメント１２０のそれぞれにおけるエレメント間の結合（近接距離）や両エレメント１１０、１２０間の結合（近接距離）を調整することでアンテナ特性を調整することができる。アンテナ特性の調整をさらに容易にするために、給電エレメントと１１０との距離を調整するためのスタブを無給電エレメント１２０に設けることができる。給電エレメント１１０の放射部１１１と無給電エレメント１２０の動作部１２１との間で略平行に配置されて近接する結合部において、無給電エレメント１２０側から給電エレメント１１０側に突出するスタブを設け、該スタブの幅や給電エレメント１１０との距離を調整することで、アンテナ特性を容易に調整することが可能となる。
【００５３】
上記説明のように、本実施形態によれば、給電エレメント１１０及び無給電エレメント１２０を台座１３０上に配置し、それぞれの先端部１１４、１２４を互いに遠ざかる方向に折り返すことで、ＧＰＳアンテナと一体化したときの干渉を低減することが可能になるとともに、アンテナ特性の調整が容易で小型・低背な車載用広帯域アンテナ１００を提供することが可能となる。
【００５４】
（第２実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る車載用広帯域アンテナを、図６を用いて以下に説明する。図６は、本実施形態の車載用広帯域アンテナの概略構成を示す斜視図であり、同図（ａ）は給電点側から見た斜視図、同図（ｂ）は開放端側から見た斜視図である。
【００５５】
本実施形態の車載用広帯域アンテナ２００は、基板２４０が台座搭載部１４１、配線部１４２に加えて、さらに別の台座搭載部２４３を備えた略コの字形状に形成されている。台座搭載部１４１には第１実施形態の車載用広帯域アンテナ１００と同様の給電エレメント１１０と無給電エレメント１２０とを有する第１アンテナ部２０１が搭載され、別の台座搭載部２４３には給電エレメント２１０を有する第２アンテナ部２０２が搭載された構成となっている。ＧＰＳアンテナの配置領域１５０は、台座搭載部１４１と別の台座搭載部２４３との間に設けることができる
【００５６】
本実施形態では、第１アンテナ部２０１が送受信アンテナとして動作し、第２アンテナ部２０２が受信アンテナとして動作する。基板２４０を略コの字形状とすることで、第１アンテナ部２０１と第２アンテナ部２０２との距離を確保しており、これにより第１アンテナ部２０１と第２アンテナ部２０２とでダイバーシティの構成としている。第１アンテナ部２０１と第２アンテナ部２０２との距離をできるだけ長くするために、略コの字形状の基板２４０の対向する２辺の端部にそれぞれ配置するのがよい。
【００５７】
第２アンテナ部２０２は、幅が概略一定な板状ないしは線状の給電エレメント２１０を備え、これが略直方体形状の台座２３０上に配置されている。給電エレメント２１０は、放射部２１１と配線パターン２４２ａに接続される給電素子部２１２とを有している。放射部２１１は、主要部分が台座２３０の上面２３１の長手方向に配置され、給電素子部２１２は、１アンテナ部２０１の給電素子部１１２とほぼ対向する台座２３０の側面に配置されている。これにより、給電素子部２１２は、給電エレメント２１０の一部で屈曲されて放射部２１１に対して略垂直方向に配置されており、配線パターン２４２ａを経由して給電線路２６０に接続されている。
【００５８】
第２アンテナ部２０２でも、給電エレメント２１０の放射部２１１と給電素子部２１２とが台座２３０の上面２３１または側面に配置されていることから、第２アンテナ部２０２の寸法が台座２３０の寸法で決まる。台座２３０の上面２３１だけでなく側面にも放射部２１１を配置することで、台座２３０の長手方向の寸法（最大寸法）をλ／４未満としており、さらに台座２３０の最大幅（上面２３１の長手方向と直交する方向）をλ／１０以下、台座２３０の高さをλ／１０程度とすることで、第２アンテナ部２０２の小型・低背化を図っている。
【００５９】
台座２３０の長手方向の寸法をλ／４未満としたことから、給電エレメント２１０の必要なエレメント長を台座２３０上に配置するために、先端部２１４を第１アンテナ部２０１と反対側に１８０度折り返し、台座２３０の側面２３２上に配置している。これにより、第１アンテナ部２０１との干渉をできるだけ低減するとともに、第１アンテナ部２０１と第２アンテナ部２０２との間にＧＰＳアンテナを搭載して複合アンテナを構成したとき、ＧＰＳアンテナとの干渉も低減することができる。その結果、第１アンテナ部２０１とのダイバーシティな受信特性により良好なアンテナ特性を有する車載用広帯域アンテナ２００を提供することができる。
【００６０】
また、給電エレメント２１０の放射部２１１の主要部分を高さλ／１０程度の台座２３０上に配置することで、地板との距離を大きくして鏡像電流の影響を低減するとともに、ＧＰＳアンテナより垂直方向に高くすることでＧＰＳアンテナからの影響も低減できるようにしている。
【００６１】
さらに、第２アンテナ部２０２でも、給電素子部２１２が配置される台座２３０の側面２３４上に凹部２３４ａを形成しており、給電素子部２１２を基板２４０に接続するための接続パッド部を凹部２３４ａ内に設けている。これにより、接続パッド部が側面２３４より第１アンテナ部２０１側に突出するのを防止又は低減することができ、基板２４０、特に配線部１４２の必要スペースを低減させることが可能となって車載用広帯域アンテナ２００を小型化することができる。
【００６２】
なお、本実施の形態における記述は、本発明に係る車載用広帯域アンテナの一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態における車載用広帯域アンテナの細部構成及び詳細な動作等に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１００、２００ 車載用広帯域アンテナ
１１０、２１０ 給電エレメント
１１０ａ インピーダンス調整部
１１１ 放射部
１１２ 給電素子部
１１３ 接地素子部
１１４、２１４ 先端部
１１５ 接続線路
１２０ 無給電エレメント
１２１ 動作部
１２２ 無給電側接地素子部
１２３ 折り返し部
１２４ 先端部
１３０、２３０ 台座
１３１、２３１ 上面
１３２、１３３、１３４、１３５、２３２、２３４ 側面
１３４ａ、２３４ａ 凹部
１４０、２４０ 基板
１４１ 台座搭載部
１４２ 配線部
１４２ａ、２４２ａ 配線パターン
１５０ 配置領域
１６０、２６０ 給電線路
２０１ 第１アンテナ部
２０２ 第２アンテナ部
２４３ 別の台座搭載部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載される複合アンテナに適用可能な車載用広帯域アンテナに関し、特にＧＰＳアンテナと一体化して複合アンテナを構成することができる車載用広帯域アンテナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年は、車両にＧＰＳやＥＴＣ、ＶＩＣＳ等の機器が搭載されるようになっており、それに伴って車両に搭載されるアンテナの数も増加してきている。このような車両に搭載されるアンテナ数の増加に対応するために、各アンテナの設置スペースをできるだけ小さくすることが強く求められており、アンテナの小型・低背化や複数のアンテナを一体化した複合アンテナの開発が進められている。一般的な車載用アンテナとして、車両内での配置を容易とするために、その寸法を例えば１０ｃｍ四方以下でかつ高さも数ｃｍ以下とするのが好ましい。
【０００３】
携帯電話では、８００ＭＨｚ帯、９００ＭＨｚ帯等の周波数帯の利用が伝搬特性がよく通信可能な範囲も広いことから、車載用の携帯電話としてもこの周波数帯での利用が強く望まれている。そのため、この周波数帯に対応した車載用広帯域アンテナのニーズが高いが、例えば８２４ＭＨｚでは波長が３６４ｍｍとなり、大きな寸法のアンテナが必要となる。これに加えて、車載用アンテナでは、設置場所周辺の機器等の影響を低減するために、電気的に地板として動作する基板ないしは地板を備えた基板を設け、その上にアンテナエレメントを配置する方法が用いられる。
【０００４】
基板上で動作する小型低背なアンテナとして、例えば逆Ｌアンテナや逆Ｆアンテナ等が知られている。これらのアンテナでは、アンテナエレメントの寸法として波長の１／４程度の長さが必要になる。逆Ｌアンテナや逆Ｆアンテナで基板に平行な方向の電波を放射する場合は、基板に対する配置等を調整することで、基板から放射される基板に平行な方向の電波を積極的に利用することで周波数帯域を広げることができる。これに対し、基板上で基板に直交する方向の電波を放射する場合には、逆Ｌアンテナや逆Ｆアンテナでは周波数帯域が狭くなるといった課題がある。
【０００５】
そこで、より広帯域な周波数帯を利用できるようにするための対策として、寄生素子（無給電エレメント）を用いる方法が知られている(特許文献１、２)。無給電エレメントを給電エレメントの近傍に配置すると、両者の結合により無給電エレメントが給電エレメントの動作周波数に近い別の周波数で動作する。これにより、給電エレメントと無給電エレメントのそれぞれの動作周波数を合わせた広い周波数帯域で動作せることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２０１２７８号公報
【特許文献２】特開２００６−２３８２６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、給電エレメントに無給電エレメントを追加して広帯域化を図った車載用広帯域アンテナでは、２つのエレメントを並列に配列するために比較的大きなスペースが必要となり、車両に搭載するためのスペースを確保するのが難しくなる、といった問題がある。そこで、車載用広帯域アンテナの設置スペースを低減するために、車載用広帯域アンテナを一層小型・低背化するとともに、車載用広帯域アンテナをＧＰＳアンテナと一体化して複合アンテナとして搭載可能にすることが強く望まれる。
【０００８】
しかし、従来はアンテナ特性を損なうことなく所定寸法の給電エレメントと無給電エレメントとを狭い空間内に配置するのが極めて難しく、またＧＰＳアンテナと一体化したときの干渉を低減するのが困難であった。さらに、給電エレメントと無給電エレメントとを狭い空間内に配置すると、アンテナ特性の調整が難しくなってしまうといった問題も生じる。
【０００９】
本発明はこれらの問題を解決するためになされたものであり、ＧＰＳアンテナと一体化したときの干渉が低減されるとともに、アンテナ特性の調整が容易で小型・低背な車載用広帯域アンテナを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の車載用広帯域アンテナの第１の態様は、放射部と、該放射部に接続されて略垂直方向に配置された給電素子部及び接地素子部とを有する給電エレメントと、前記給電エレメントと結合可能に配置された動作部と、該動作部に接続されて前記給電素子部及び接地素子部と略平行になるように配置された無給電側接地素子部とを有する無給電エレメントと、前記給電エレメント及び前記無給電エレメントが配置される所定高さの台座と、少なくとも前記給電素子部に接続される配線パターンが配置される配線部と、前記台座が搭載される台座搭載部とを有する基板と、を備え、前記給電エレメントは、少なくとも前記放射部の主要部分が前記台座の上面長手方向に配置されて先端が前記無給電エレメントと反対側に１８０度折り返され、前記無給電エレメントは、前記動作部の少なくとも一部が前記台座の上面で前記放射部と略平行に配置されて先端が前記給電エレメントと反対側に１８０度折り返されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の車載用広帯域アンテナの他の態様は、パッチアンテナで形成されたＧＰＳアンテナと組み合わせて車載用複合アンテナを構成することを特徴とする。
【００１２】
本発明の車載用広帯域アンテナの他の態様は、前記無給電エレメントが、前記台座の前記ＧＰＳアンテナの配置領域側に配置されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の車載用広帯域アンテナの他の態様は、前記台座の前記配線パターン側の側面に、一端から順に前記接地素子部、前記給電素子部、及び前記無給電側接地素子部が配置されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の車載用広帯域アンテナの他の態様は、前記台座の前記配線パターン側の側面に凹部が垂直方向に形成され、少なくとも前記接地素子部と前記給電素子部が前記凹部に配置されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の車載用広帯域アンテナの他の態様は、前記給電エレメントのインピーダンス調整部が前記凹部に形成されていることを特徴とする。
【００１６】
本発明の車載用広帯域アンテナの他の態様は、前記無給電エレメントは、前記給電エレメントとの結合の大きさを調整可能なスタブを備えていることを特徴とする。
【００１７】
本発明の車載用広帯域アンテナの他の態様は、前記台座が４つの側面を有する略直方体形状に形成されており、前記給電エレメント及び前記無給電エレメントの一部が１以上の前記側面に配置されていることを特徴とする。
【００１８】
本発明の車載用広帯域アンテナの他の態様は、前記基板は、前記配線部を挟んで前記台座搭載部と反対側に別の台座搭載部を備えた略コの字形状に形成されており、別の台座と該別の台座に配置された別の給電エレメントとを備える受信アンテナを前記別の台座搭載部に搭載してダイバーシティな構成を有していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ＧＰＳアンテナと一体化したときの干渉が低減されるとともに、アンテナ特性の調整が容易で小型・低背な車載用広帯域アンテナを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態の車載用広帯域アンテナの概略構成を示す斜視図である。
【図２】第１実施形態の車載用広帯域アンテナの各エレメントの折り返し方向を示す模式図及びＶＳＷＲ特性を示すグラフである。
【図３】比較例１の車載用広帯域アンテナの各エレメントの折り返し方向を示す模式図及びＶＳＷＲ特性を示すグラフである。
【図４】比較例２の車載用広帯域アンテナの各エレメントの折り返し方向を示す模式図及びＶＳＷＲ特性を示すグラフである。
【図５】比較例３の車載用広帯域アンテナの各エレメントの折り返し方向を示す模式図及びＶＳＷＲ特性を示すグラフである。
【図６】本発明の第２実施形態の車載用広帯域アンテナの概略構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の好ましい実施の形態における車載用広帯域アンテナについて、図面を参照して詳細に説明する。なお、同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。
【００２２】
（第１実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る車載用広帯域アンテナを、図１を用いて以下に説明する。図１は、本実施形態の車載用広帯域アンテナの概略構成を示す斜視図であり、同図（ａ）は給電点側から見た斜視図、同図（ｂ）は開放端側から見た斜視図である。
【００２３】
本実施形態の車載用広帯域アンテナ１００は、幅が概略一定な板状ないしは線状の給電エレメント１１０及び無給電エレメント１２０を備え、これらが略直方体形状の台座１３０上に配置された構成を有している。給電エレメント１１０は、放射部１１１と給電線路に接続される給電素子部１１２と地板に接続される接地素子部１１３とを有して逆Ｆアンテナとしている。給電エレメント１１０は、逆Ｆアンテナに限定されず、例えば逆Ｌアンテナとしてもよい。放射部１１１は、主要部分が台座１３０の上面１３１の長手方向に配置され、給電素子部１１２及び接地素子部１１３は、台座１３０の側面に配置されている。これにより、給電素子部１１２及び接地素子部１１３は、給電エレメント１１０の一部で屈曲されて放射部１１１に対して略垂直方向に配置されている。
【００２４】
無給電エレメント１２０は、給電エレメント１１０と結合可能に配置された動作部１２１と地板に接続される無給電側接地素子部１２２とを有している。動作部１２１は台座１３０の上面１３１の長手方向に配置され、無給電側接地素子部１２２は台座１３０の側面に配置されている。これにより、無給電側接地素子部１２２も無給電エレメント１２０の一部で屈曲されて動作部１２１に対して略垂直方向に配置されている。
【００２５】
給電エレメント１１０の放射部１１１及び無給電エレメント１２０の動作部１２１は、台座１３０の上面１３１において略平行に近接して配置された容量結合部をそれぞれ有している。給電エレメント１１０と無給電エレメント１２０とを近接させて容量結合部を形成することで、アンテナ特性を調整することが可能となる。また、給電エレメント１１０の給電素子部１１２及び接地素子部１１３と無給電エレメント１２０の無給電側接地素子部１２２は、台座１３０の側面で略平行となるように配置されている。
【００２６】
本実施形態の車載用広帯域アンテナ１００は、パッチアンテナで形成されたＧＰＳアンテナと組み合わせて車載用複合アンテナとして用いることが可能に構成されており、ＧＰＳアンテナに隣接して配置することができる。車載用広帯域アンテナ１００を載置する基板１４０は、ＧＰＳアンテナを搭載するための配置領域１５０の一端側に台座１３０を搭載するための台座搭載部１４１を備えており、給電素子部１１２側には少なくとも給電素子部１１２と給電線路１６０とを接続するための配線パターン１４２ａを配置するための配線部１４２を備えている。
【００２７】
基板１４０は車両に略水平に搭載され、これにより放射部１１１等が略水平に設置されるとともに、給電素子部１１２、接地素子部１１３、及び無給電側接地素子部１２２が垂直方向に設置される。基板１４０は、電気的に地板として動作する、または地板を備えた複合体となっている。あるいは、車載用広帯域アンテナ１００の地板を台座１３０の底面に設けてもよい。
【００２８】
本実施形態の車載用広帯域アンテナ１００では、給電エレメント１１０、無給電エレメント１２０、及びそれぞれの素子部がすべて台座１３０の上面１３１または側面に配置されていることから、アンテナ寸法が台座１３０の寸法で決まる。そこで、車載用広帯域アンテナ１００の動作周波数の最低周波数に対応する波長をλとするとき、台座１３０の長手方向の寸法（最大寸法）をλ／４未満とし、台座１３０の最大幅（上面１３１の長手方向と直交する方向）をλ／１０以下とし、さらに台座１３０の高さをλ／１０程度とすることで、車載用広帯域アンテナ１００の小型・低背化を図っている。
【００２９】
逆Ｆアンテナや逆Ｌアンテナ等ではエレメント長を略λ／４とする必要があるが、台座１３０の長手方向の寸法をλ／４未満とすると、給電エレメント１１０を台座１３０の長手方向だけに配置することはできず、一部を折り曲げて配置する必要がある。同様に、無給電エレメント１２０についても、台座１３０の長手方向に必要な長さを配置することができないときは、その一部を折り曲げて配置する必要がある。
【００３０】
上記のように、給電エレメント１１０や無給電エレメント１２０の一部を折り曲げて台座１３０に配置する必要があるとき、台座１３０の上面１３１が狭いために折り曲げ部を上面１３１に配置するのが困難となる。それに加えて、折り曲げ部の配置場所によってはアンテナ特性が劣化してしまうといった問題が生じる。給電エレメント１１０や無給電エレメント１２０では、共振時は先端部の電位が最大となることから、先端部を折り曲げて他方のエレメントに近接させてしまうと、相互に強い影響が及んでアンテナ特性が劣化してしまう。
【００３１】
例えば、給電エレメント１１０の先端部を折り曲げて無給電エレメント１２０に近接させてしまうと、無給電エレメント１２０が給電エレメント１１０の動作周波数の近傍の周波数で動作する、といった効果が低減されてしまい、十分な広帯域化を実現することができなくなってしまうおそれがある。
【００３２】
そこで、本実施形態の車載用広帯域アンテナ１００では、一方のエレメントの折り返し部を他方のエレメントの反対側に折り曲げるようにする。給電エレメント１１０及び無給電エレメント１２０ともその先端部を折り曲げるときは、それぞれの折り曲げ部を相互に反対側となるように（外向きになるように）折り曲げる。また、折り曲げ部を台座１３０上に配置するために、配置台座１３０の上面１３１に加えてその側面も利用できるようにする。台座１３０の側面として、図１に示す側面１３２、１３３、１３４を用いることができる。このような側面を利用して折り返し部を配置することで、他方のエレメントからできるだけ離して相互の影響をできるだけ低減するようにすることができる。
【００３３】
図１では、給電エレメント１１０の先端部１１４を無給電エレメント１２０とは反対側に１８０度折り返し、台座１３０の側面１３２上に配置している。また、無給電エレメント１２０の先端部１２４を給電エレメント１１０とは反対側に１８０度折り返し、折り返し部１２３を台座１３０の側面１３３に配置するとともに先端部１２４を台座１３０の上面１３１に配置している。このように、給電エレメント１１０の先端部１１４及び無給電エレメント１２０の先端部１２４を互いに遠ざかる方向に１８０度折り返すことにより、それぞれの先端部が他方のエレメントに影響してアンテナ特性が劣化するのを防止している。
【００３４】
給電エレメント１１０の先端部１１４及び無給電エレメント１２０の先端部１２４のそれぞれの折り返し方向が、車載用広帯域アンテナ１００の特性にどのように影響するかを、シミュレーション結果を用いて説明する。図２は、本実施形態の車載用広帯域アンテナ１００の特性を示す図であり、同図（ａ）は車載用広帯域アンテナ１００の給電エレメント１１０及び無給電エレメント１２０の折り返し方向を示す模式図であり、同図（ｂ）はＶＳＷＲ特性を示すグラフである。
【００３５】
図２（ａ）は、給電エレメント１１０の先端部１１４及び無給電エレメント１２０の先端部１２４が、互いに遠ざかる方向（外側）に折り返されていることを示している。先端部１１４，１２４を互いに遠ざかるように折り返すことで、図２（ｂ）に示すようなＶＳＷＲ特性が得られ、低側周波数Ｆ１と高側周波数Ｆ２との間の広帯域で良好な特性が得られることがわかる。ここで、低側周波数Ｆ１＝８８０ＭＨｚ、高側周波数Ｆ２＝９６０ＭＨｚである。
【００３６】
また、比較例１として、給電エレメント及び無給電エレメントを折り返さずに直線状としたときのアンテナ特性を図３に示す。同図（ａ）は、給電エレメント１１及び無給電エレメント１２がともに直線状であることを示す模式図であり、同図（ｂ）は、ＶＳＷＲ特性を示すグラフである。図３（ｂ）に示すＶＳＷＲ特性より、給電エレメント１１及び無給電エレメント１２を直線状としたときには、周波数Ｆ１〜Ｆ２の広帯域で良好な特性が得られることがわかる。本実施形態の車載用広帯域アンテナ１００のアンテナ特性である図２（ｂ）を図３（ｂ）と比較すると、両者でほぼ同程度のＶＳＷＲ特性が得られることがわかる。
【００３７】
一方、給電エレメント及び無給電エレメントの折り返し方向を本実施形態の車載用広帯域アンテナ１００と異なるようにしたときのシミュレーション結果を図４、５に示す。図４では、比較例２として同図（ａ）に示すように、給電エレメント２１の先端部と無給電エレメント２２の先端部をともに左方向に折り返しており、そのときのＶＳＷＲ特性を同図（ｂ）に示している。また、図５では、比較例３として同図（ａ）に示すように、給電エレメント３１の先端部と無給電エレメント３２の先端部とが互いに近接する内側方向に折り返しており、そのときのＶＳＷＲ特性を同図（ｂ）に示している。
【００３８】
図４より、給電エレメント２１の先端部と無給電エレメント２２の先端部をともに左方向に折り返した場合には、ＶＳＷＲ特性が大きく劣化して周波数Ｆ１〜Ｆ２の帯域で動作させることができなくなることがわかる。これは、無給電エレメント２２の先端部が給電エレメント２１の放射部に近接することにより、給電エレメント２１が無給電エレメント２２の先端部の影響を強く受けてＶＳＷＲ特性が大幅に劣化することを示している。
【００３９】
また図５より、給電エレメント３１の先端部と無給電エレメント３２の先端部とが互いに近接する内側方向に折り返した場合にも、ＶＳＷＲ特性が大きく劣化して周波数Ｆ１〜Ｆ２の帯域で動作させることができなくなることがわかる。この場合には、給電エレメント３１の先端部と無給電エレメント３２の先端部とが近接して干渉することにより、相互に強い影響を受けてＶＳＷＲ特性が大幅に劣化することを示している。
【００４０】
上記のシミュレーション結果より、給電エレメント１１０の先端部１１４及び無給電エレメント１２０の先端部１２４が、それぞれ他方のエレメントに与える影響をできるだけ低減するために、相互に遠ざかる外側方向に折り返すのが好ましいことがわかる。これにより、給電エレメント１１０及び無給電エレメント１２０を折り返さずに直線状にしたときとほぼ同程度のＶＳＷＲ特性が得られるようにすることができる。
【００４１】
折り返された先端部が他方のエレメントに与える影響をできるだけ低減するために、さらに、給電エレメント１１０の先端部１１４と無給電エレメント１２０の先端部１２４の少なくとも一方を、台座１３０の長手方向の側面（１３２、１３４）に配置するのが好ましい。先端部１１４、１２４の少なくとも一方を台座１３０の長手方向の側面に配置することにより、他方のエレメントに与える影響をさらに低減することができる。
【００４２】
本実施形態の車載用広帯域アンテナ１００では、給電エレメント１１０の先端部１１４が長手方向の側面１３２に配置されている。また、給電エレメント１１０及び無給電エレメント１２０の一部を台座１３０の側面に配置することで、車載用広帯域アンテナ１００の寸法、すなわち台座１３０の寸法を小さくすることが可能となる。本実施形態では、給電エレメント１１０の先端部１１４と無給電エレメント１２０の折り返し部１２３を、それぞれ台座１３０の側面１３２と側面１３３に配置しており、これによりそれぞれで必要なエレメント長を確保している。
【００４３】
本実施形態の車載用広帯域アンテナ１００のアンテナ特性に影響するものとして、さらに鏡像電流によるものがある。一般に、地板上で動作する逆Ｆアンテナや逆Ｌアンテナでは、地板上に鏡像電流が発生する。この鏡像電流は、エレメントに流れる電流のうち基板（地板）面と平行な方向の成分を打ち消すように作用する、といった特性がある。このような鏡像電流による影響は、エレメントと基板（地板）との距離が小さくなるほど強くなる。
【００４４】
本実施形態の車載用広帯域アンテナ１００では、給電エレメント１１０の放射部１１１の少なくとも主要部分を高さλ／１０程度の台座１３０の上面１３１に配置しており、これにより地板との距離を大きくして鏡像電流の影響を低減している。また、放射部１１１の一部を台座の側面に配置するときは、台座１３０の高さの半分より上側に配置するのがよい。
【００４５】
本実施形態の車載用広帯域アンテナ１００は、図１に示す配置領域にＧＰＳアンテナを配置することで車載用複合アンテナを構成することができる。ＧＰＳアンテナと組み合わせたとき、ＧＰＳアンテナの影響を受けて車載用広帯域アンテナ１００のアンテナ特性が劣化するのをできるだけ低減する必要がある。
【００４６】
そこで、本実施形態では、給電エレメント１１０の少なくとも主要部分を所定高さの台座１３０の上面１３１に配置することで、配置領域１５０に搭載されるＧＰＳアンテナより垂直方向に高くなるようにしている。このように、給電エレメント１１０の主要部分をＧＰＳアンテナより高い位置に配置することで、ＧＰＳアンテナからの干渉を低減するようにしている。本実施形態では、台座１３０の高さをλ／１０程度としており、これによりＧＰＳアンテナからの干渉を低減することができる。
【００４７】
また、給電エレメント１１０をＧＰＳアンテナの設置領域１５０から遠い台座１３０の図面上左側に配置し、無給電エレメント１２０をＧＰＳアンテナの設置領域１５０に近い台座１３０の図面上右側に配置するのが好ましい。本実施形態では、給電エレメント１１０の先端部１１４が、ＧＰＳアンテナの設置領域１５０からさらに遠くなる方向に折り返されていることから、ＧＰＳアンテナからの影響をより一層低減することができる。
【００４８】
さらに、給電エレメント１１０の給電素子部１１２及び接地素子部１１３と、無給電エレメント１２０の無給電側接地素子部１２２とを、台座１３０の端部側から順に接地素子部１１３、給電素子部１１２、無給電側接地素子部１２２の順に配列しており、給電素子部１１２が接地素子部１１３と無給電側接地素子部１２２とで挟まれるようにしている。無給電側接地素子部１２２と給電素子部１１２とを近接させることにより、インピーダンスの調整を容易にしている。
【００４９】
本実施形態の車載用広帯域アンテナ１００をさらに小型化するために、給電素子部１１２及び接地素子部１１３が配置される台座１３０の側面１３４上に凹部１３４ａを形成している。凹部１３４ａを形成することで、給電素子部１１２及び接地素子部１１３を基板１４０に接続するための接続パッド部を凹部１３４ａ内に設けることができる。これにより、接続パッド部が側面１３４よりＧＰＳアンテナ側に突出するのを防止又は低減することができ、車載用広帯域アンテナ１００を搭載するための基板１４０、特に配線部１４２の必要スペースを低減させることが可能となる。なお、本実施形態では、給電素子部１１２及び接地素子部１１３を配置する部分のみに凹部１３４ａを形成するようにしているが、これに限らず、例えば無給電側接地素子部１２２も含むように凹部１３４ａを形成してもよい。
【００５０】
本実施形態の車載用広帯域アンテナ１００では、給電エレメント１１０の給電素子部１１２と接地素子部１１３とを接続する接続線路１１５を設けており、給電素子部１１２と接地素子部１１３と接続線路１１５とでコの字形状のインピーダンス調整部１１０ａを形成している。インピーダンス調整部１１０ａは、上記の凹部１３４ａ内に配置され、放射部１１１が接続線路１１５に接続されている。インピーダンス調整部１１０ａでは、給電素子部１１２及び接地素子部１１３の長さ（高さ）と接続線路１１５の長さを調整することで、インピーダンスの大きさを調整することが可能となっている。
【００５１】
上記のようなインピーダンス調整部１１０ａを設けることで、給電エレメント１１０と無給電エレメント１２０の両方あるいはいずれか一方に対し、インピーダンスを調整するための曲折部等を設けることなく直線状に配置することが可能となる。また、インピーダンス調整部１１０ａを設けることで、インピーダンス調整を行うためのエレメント位置が明確になり、その調整が容易となる。
【００５２】
本実施形態の車載用広帯域アンテナ１００では、１８０度折り返された先端部１１４，１２４の長さを調整したり、給電エレメント１１０及び無給電エレメント１２０のそれぞれにおけるエレメント間の結合（近接距離）や両エレメント１１０、１２０間の結合（近接距離）を調整することでアンテナ特性を調整することができる。アンテナ特性の調整をさらに容易にするために、給電エレメントと１１０との距離を調整するためのスタブを無給電エレメント１２０に設けることができる。給電エレメント１１０の放射部１１１と無給電エレメント１２０の動作部１２１との間で略平行に配置されて近接する結合部において、無給電エレメント１２０側から給電エレメント１１０側に突出するスタブを設け、該スタブの幅や給電エレメント１１０との距離を調整することで、アンテナ特性を容易に調整することが可能となる。
【００５３】
上記説明のように、本実施形態によれば、給電エレメント１１０及び無給電エレメント１２０を台座１３０上に配置し、それぞれの先端部１１４、１２４を互いに遠ざかる方向に折り返すことで、ＧＰＳアンテナと一体化したときの干渉を低減することが可能になるとともに、アンテナ特性の調整が容易で小型・低背な車載用広帯域アンテナ１００を提供することが可能となる。
【００５４】
（第２実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る車載用広帯域アンテナを、図６を用いて以下に説明する。図６は、本実施形態の車載用広帯域アンテナの概略構成を示す斜視図であり、同図（ａ）は給電点側から見た斜視図、同図（ｂ）は開放端側から見た斜視図である。
【００５５】
本実施形態の車載用広帯域アンテナ２００は、基板２４０が台座搭載部１４１、配線部１４２に加えて、さらに別の台座搭載部２４３を備えた略コの字形状に形成されている。台座搭載部１４１には第１実施形態の車載用広帯域アンテナ１００と同様の給電エレメント１１０と無給電エレメント１２０とを有する第１アンテナ部２０１が搭載され、別の台座搭載部２４３には給電エレメント２１０を有する第２アンテナ部２０２が搭載された構成となっている。ＧＰＳアンテナの配置領域１５０は、台座搭載部１４１と別の台座搭載部２４３との間に設けることができる
【００５６】
本実施形態では、第１アンテナ部２０１が送受信アンテナとして動作し、第２アンテナ部２０２が受信アンテナとして動作する。基板２４０を略コの字形状とすることで、第１アンテナ部２０１と第２アンテナ部２０２との距離を確保しており、これにより第１アンテナ部２０１と第２アンテナ部２０２とでダイバーシティの構成としている。第１アンテナ部２０１と第２アンテナ部２０２との距離をできるだけ長くするために、略コの字形状の基板２４０の対向する２辺の端部にそれぞれ配置するのがよい。
【００５７】
第２アンテナ部２０２は、幅が概略一定な板状ないしは線状の給電エレメント２１０を備え、これが略直方体形状の台座２３０上に配置されている。給電エレメント２１０は、放射部２１１と配線パターン２４２ａに接続される給電素子部２１２とを有している。放射部２１１は、主要部分が台座２３０の上面２３１の長手方向に配置され、給電素子部２１２は、１アンテナ部２０１の給電素子部１１２とほぼ対向する台座２３０の側面に配置されている。これにより、給電素子部２１２は、給電エレメント２１０の一部で屈曲されて放射部２１１に対して略垂直方向に配置されており、配線パターン２４２ａを経由して給電線路２６０に接続されている。
【００５８】
第２アンテナ部２０２でも、給電エレメント２１０の放射部２１１と給電素子部２１２とが台座２３０の上面２３１または側面に配置されていることから、第２アンテナ部２０２の寸法が台座２３０の寸法で決まる。台座２３０の上面２３１だけでなく側面にも放射部２１１を配置することで、台座２３０の長手方向の寸法（最大寸法）をλ／４未満としており、さらに台座２３０の最大幅（上面２３１の長手方向と直交する方向）をλ／１０以下、台座２３０の高さをλ／１０程度とすることで、第２アンテナ部２０２の小型・低背化を図っている。
【００５９】
台座２３０の長手方向の寸法をλ／４未満としたことから、給電エレメント２１０の必要なエレメント長を台座２３０上に配置するために、先端部２１４を第１アンテナ部２０１と反対側に１８０度折り返し、台座２３０の側面２３２上に配置している。これにより、第１アンテナ部２０１との干渉をできるだけ低減するとともに、第１アンテナ部２０１と第２アンテナ部２０２との間にＧＰＳアンテナを搭載して複合アンテナを構成したとき、ＧＰＳアンテナとの干渉も低減することができる。その結果、第１アンテナ部２０１とのダイバーシティな受信特性により良好なアンテナ特性を有する車載用広帯域アンテナ２００を提供することができる。
【００６０】
また、給電エレメント２１０の放射部２１１の主要部分を高さλ／１０程度の台座２３０上に配置することで、地板との距離を大きくして鏡像電流の影響を低減するとともに、ＧＰＳアンテナより垂直方向に高くすることでＧＰＳアンテナからの影響も低減できるようにしている。
【００６１】
さらに、第２アンテナ部２０２でも、給電素子部２１２が配置される台座２３０の側面２３４上に凹部２３４ａを形成しており、給電素子部２１２を基板２４０に接続するための接続パッド部を凹部２３４ａ内に設けている。これにより、接続パッド部が側面２３４より第１アンテナ部２０１側に突出するのを防止又は低減することができ、基板２４０、特に配線部１４２の必要スペースを低減させることが可能となって車載用広帯域アンテナ２００を小型化することができる。
【００６２】
なお、本実施の形態における記述は、本発明に係る車載用広帯域アンテナの一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態における車載用広帯域アンテナの細部構成及び詳細な動作等に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１００、２００ 車載用広帯域アンテナ
１１０、２１０ 給電エレメント
１１０ａ インピーダンス調整部
１１１ 放射部
１１２ 給電素子部
１１３ 接地素子部
１１４、２１４ 先端部
１１５ 接続線路
１２０ 無給電エレメント
１２１ 動作部
１２２ 無給電側接地素子部
１２３ 折り返し部
１２４ 先端部
１３０、２３０ 台座
１３１、２３１ 上面
１３２、１３３、１３４、１３５、２３２、２３４ 側面
１３４ａ、２３４ａ 凹部
１４０、２４０ 基板
１４１ 台座搭載部
１４２ 配線部
１４２ａ、２４２ａ 配線パターン
１５０ 配置領域
１６０、２６０ 給電線路
２０１ 第１アンテナ部
２０２ 第２アンテナ部
２４３ 別の台座搭載部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射部と、該放射部に接続されて略垂直方向に配置された給電素子部及び接地素子部とを有する給電エレメントと、
前記給電エレメントと結合可能に配置された動作部と、該動作部に接続されて前記給電素子部及び接地素子部と略平行になるように配置された無給電側接地素子部とを有する無給電エレメントと、
前記給電エレメント及び前記無給電エレメントが配置される所定高さの台座と、
少なくとも前記給電素子部に接続される配線パターンが配置される配線部と、前記台座が搭載される台座搭載部とを有する基板と、を備え、
前記給電エレメントは、少なくとも前記放射部の主要部分が前記台座の上面長手方向に配置されて先端が前記無給電エレメントと反対側に１８０度折り返され、
前記無給電エレメントは、前記動作部の少なくとも一部が前記台座の上面で前記放射部と略平行に配置されて先端が前記給電エレメントと反対側に１８０度折り返されている
ことを特徴とする車載用広帯域アンテナ。
【請求項２】
パッチアンテナで形成されたＧＰＳアンテナと組み合わせて車載用複合アンテナを構成する
ことを特徴とする請求項１に記載の車載用広帯域アンテナ。
【請求項３】
前記無給電エレメントが、前記台座の前記ＧＰＳアンテナの配置領域側に配置されている
ことを特徴とする請求項２に記載の車載用広帯域アンテナ。
【請求項４】
前記台座の前記配線パターン側の側面に、一端から順に前記接地素子部、前記給電素子部、及び前記無給電側接地素子部が配置されている
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車載用広帯域アンテナ。
【請求項５】
前記台座の前記配線パターン側の側面に凹部が垂直方向に形成され、少なくとも前記接地素子部と前記給電素子部が前記凹部に配置されている
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の車載用広帯域アンテナ。
【請求項６】
前記給電エレメントのインピーダンス調整部が前記凹部に形成されている
ことを特徴とする請求項５に記載の車載用広帯域アンテナ。
【請求項７】
前記無給電エレメントは、前記給電エレメントとの結合の大きさを調整可能なスタブを備えている
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の車載用広帯域アンテナ。
【請求項８】
前記台座が４つの側面を有する略直方体形状に形成されており、前記給電エレメント及び前記無給電エレメントの一部が１以上の前記側面に配置されている
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の車載用広帯域アンテナ。
【請求項９】
前記基板は、前記配線部を挟んで前記台座搭載部と反対側に別の台座搭載部を備えた略コの字形状に形成されており、
別の台座と該別の台座に配置された別の給電エレメントとを備える受信アンテナを前記別の台座搭載部に搭載してダイバーシティな構成を有している
ことを特徴とする請求項１に記載の車載用広帯域アンテナ。
【請求項１】
放射部と、該放射部に接続されて略垂直方向に配置された給電素子部及び接地素子部とを有する給電エレメントと、
前記給電エレメントと結合可能に配置された動作部と、該動作部に接続されて前記給電素子部及び接地素子部と略平行になるように配置された無給電側接地素子部とを有する無給電エレメントと、
前記給電エレメント及び前記無給電エレメントが配置される所定高さの台座と、
少なくとも前記給電素子部に接続される配線パターンが配置される配線部と、前記台座が搭載される台座搭載部とを有する基板と、を備え、
前記給電エレメントは、少なくとも前記放射部の主要部分が前記台座の上面長手方向に配置されて先端が前記無給電エレメントと反対側に１８０度折り返され、
前記無給電エレメントは、前記動作部の少なくとも一部が前記台座の上面で前記放射部と略平行に配置されて先端が前記給電エレメントと反対側に１８０度折り返されている
ことを特徴とする車載用広帯域アンテナ。
【請求項２】
パッチアンテナで形成されたＧＰＳアンテナと組み合わせて車載用複合アンテナを構成する
ことを特徴とする請求項１に記載の車載用広帯域アンテナ。
【請求項３】
前記無給電エレメントが、前記台座の前記ＧＰＳアンテナの配置領域側に配置されている
ことを特徴とする請求項２に記載の車載用広帯域アンテナ。
【請求項４】
前記台座の前記配線パターン側の側面に、一端から順に前記接地素子部、前記給電素子部、及び前記無給電側接地素子部が配置されている
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車載用広帯域アンテナ。
【請求項５】
前記台座の前記配線パターン側の側面に凹部が垂直方向に形成され、少なくとも前記接地素子部と前記給電素子部が前記凹部に配置されている
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の車載用広帯域アンテナ。
【請求項６】
前記給電エレメントのインピーダンス調整部が前記凹部に形成されている
ことを特徴とする請求項５に記載の車載用広帯域アンテナ。
【請求項７】
前記無給電エレメントは、前記給電エレメントとの結合の大きさを調整可能なスタブを備えている
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の車載用広帯域アンテナ。
【請求項８】
前記台座が４つの側面を有する略直方体形状に形成されており、前記給電エレメント及び前記無給電エレメントの一部が１以上の前記側面に配置されている
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の車載用広帯域アンテナ。
【請求項９】
前記基板は、前記配線部を挟んで前記台座搭載部と反対側に別の台座搭載部を備えた略コの字形状に形成されており、
別の台座と該別の台座に配置された別の給電エレメントとを備える受信アンテナを前記別の台座搭載部に搭載してダイバーシティな構成を有している
ことを特徴とする請求項１に記載の車載用広帯域アンテナ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−９００１１（Ｐ２０１２−９００１１Ａ）
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３３９４５（Ｐ２０１０−２３３９４５）
【出願日】平成２２年１０月１８日（２０１０．１０．１８）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＶＩＣＳ
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１８日（２０１０．１０．１８）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＶＩＣＳ
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
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