(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用のヘリカルアンテナであって、該ヘリカルアンテナは、
螺旋状に巻回され、一端が給電部に接続される第１エレメントと、
前記第１エレメントの螺旋軸と同軸に第１エレメントの先端方向に向かって螺旋状に巻回されると共に第１エレメントとクロスしないように第１エレメントの巻回ピッチの間に沿って巻回され、第１エレメントが接続される給電部に一端が物理的に接続され他端が物理的に開放され、第１エレメントと複共振させる第２エレメントと、
を具備することを特徴とするヘリカルアンテナ。
【請求項２】
請求項１に記載のヘリカルアンテナにおいて、前記第１エレメントと第２エレメントは、同径であることを特徴とするヘリカルアンテナ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のヘリカルアンテナであって、さらに、第１エレメントの螺旋軸と同軸に螺旋状に巻回され、第１エレメントに一端が接続され他端が開放され、第１エレメントと複共振させる第３エレメントを具備することを特徴とするヘリカルアンテナ。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れかに記載のヘリカルアンテナにおいて、前記第１エレメントは、途中で巻回径が太い径に変化し、太い径のまま先端方向に向かって巻回されることを特徴とするヘリカルアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両用のヘリカルアンテナに関し、特に、複数のエレメントを有するヘリカルアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から車両用のＦＭ受信アンテナとしてポールアンテナ等が用いられている。一般的にはアンテナ長が１／４波長のモノポールアンテナが知られているが、アンテナを小型化するために、エレメントをコイル状に巻回したヘリカルアンテナが知られている。
【０００３】
ここで、アンテナを小型化するためにヘリカルアンテナとした場合、アンテナ利得の低下と共に、帯域特性が加速的に狭帯域化する弊害がある。これは、帯域特性は、物理的なアンテナ長に比例して広くなるためである。
【０００４】
そこで、狭帯域化を防止するために、例えばアンテナの利得改善のために用いられるアンテナアンプの入力整合回路によりインピーダンス整合を行って広帯域化を図るものや、例えば特許文献１や特許文献２のように、複数のエレメントを組み合わせて広帯域化を図るものが存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１７２７４８号公報
【特許文献２】特表２００７−５２０９６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の複数のエレメントを有するヘリカルアンテナでは、未だ十分な特性を得られなかった。例えば、アンテナの入力インピーダンスを表すＶＳＷＲ特性については、広帯域化が達成できていなかった。さらに、周波数帯域の微調整をするのも難しかった。
【０００７】
本発明は、斯かる実情に鑑み、小型化且つ広帯域化が可能な車両用のヘリカルアンテナを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した本発明の目的を達成するために、本発明による車両用のヘリカルアンテナは、螺旋状に巻回され、一端が給電部に接続される第１エレメントと、第１エレメントの螺旋軸と同軸に第１エレメントの先端方向に向かって螺旋状に巻回され、第１エレメントが接続される給電部に一端が物理的に接続され他端が物理的に開放され、第１エレメントと複共振させる第２エレメントと、を具備するものである。
【０００９】
ここで、第２エレメントは、第１エレメントとクロスしないように第１エレメントの巻回ピッチの間に沿って巻回されれば良い。
【００１０】
また、第１エレメントと第２エレメントは、同径であっても良い。
【００１４】
さらに、第１エレメントの螺旋軸と同軸に螺旋状に巻回され、第１エレメントに一端が接続され他端が開放され、第１エレメントと複共振させる第３エレメントを具備しても良い。
【００１５】
また、第１エレメントは、途中で巻回径が太い径に変化し、太い径のまま先端方向に向かって巻回されても良い。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の車両用のヘリカルアンテナには、小型化且つ広帯域化が可能であるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の第１実施例のヘリカルアンテナを説明するための概略斜視図である。
【図２】図２は、本発明の第２実施例のヘリカルアンテナを説明するための概略斜視図である。
【図３】図３は、本発明の第３実施例のヘリカルアンテナを説明するための概略斜視図である。
【図４】図４は、本発明の第１乃至第３実施例のヘリカルアンテナと従来のヘリカルアンテナを比較したＶＳＷＲ特性グラフである。
【図５】図５は、本発明の第４実施例のヘリカルアンテナを説明するための概略斜視図である。
【図６】図６は、本発明の第４実施例のヘリカルアンテナと従来のヘリカルアンテナを比較したＶＳＷＲ特性グラフである。
【図７】図７は、本発明のヘリカルアンテナの変形例を説明するための概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための形態を図示例と共に説明する。図１は、本発明の第１実施例のヘリカルアンテナを説明するための概略斜視図である。図示の通り、本発明の第１実施例のヘリカルアンテナは、第１エレメント１１と、第２エレメント１２とから概ね構成されるものである。なお、図面上、第１エレメント１１と第２エレメント１２の区別を分かりやすくする為に、第１エレメント１１を黒線で、第２エレメント１２をグレー線で示した。また、図中、線幅や巻き数、巻回ピッチ間隔等は何れも模式的に表しているもので、図示例のものに限定されるものではない。
【００１９】
第１エレメント１１は、螺旋状に巻回されている。また、第１エレメント１１は、その一端が給電部２０に接続されている。
【００２０】
第２エレメント１２は、第１エレメント１１の螺旋軸と同軸に螺旋状に巻回されている。第２エレメント１２は、第１エレメント１１と複共振させるように構成されたものである。そして、第２エレメント１２は、第１エレメント１１に一端が物理的に接続され、他端が物理的に開放されている。即ち、図示例の第１実施例のヘリカルアンテナでは、第２エレメント１２は、その一端１２ａが第１エレメント１１に、より具体的には、第１エレメントが接続されている給電部２０に接続されており、その他端１２ｂが開放されている。
【００２１】
より具体的には、第１エレメント１１及び第２エレメント１２は、例えば可撓性を有する円筒状の樹脂からなる支持体３０にそれぞれ巻回されている。そして、図示のように、第２エレメント１２は、第１エレメント１１とクロスしないように第１エレメント１１の巻回ピッチの間に沿って巻回されている。また、図１に示される第１実施例のヘリカルアンテナは、第１エレメント１１と第２エレメント１２は、同径のものとなっている。即ち、第１エレメント１１及び第２エレメント１２は、それぞれの巻回ピッチの間に互い違いに巻回されている。そして、第２エレメントの一端１２ａは給電部２０に接続され、第１エレメント１１の先端方向に向かって巻回され、他端１２ｂのところで開放されている。
【００２２】
このように構成することで、第１エレメント１１と第２エレメント１２間でコイル結合を生じさせ、第２エレメント１２が複共振する。そして、第１エレメント１１の共振周波数を元の共振周波数より高くなるようにエレメント長を調整し、第２エレメント１２のエレメント長を適宜調整することで、第１エレメント１１の共振周波数近傍に、第２エレメント１２の共振周波数を形成することが可能となる。例えば、ＶＳＷＲ特性において、第１エレメント１１のＦＭ帯の共振周波数の谷の近くに第２エレメント１２の共振周波数の谷が形成されるように、第２エレメント１２の長さを調整していけば良い。このため、結果的に帯域を広くすることが可能となる。また、第１エレメント１１の共振周波数を高くなるように調整することにより、エレメント長が短くなるため、この部分についても小型化が可能となる。
【００２３】
なお、図示例では、第１エレメント１１と第２エレメント１２は同径のものを示したが、本発明はこれに限定されず、例えば第１エレメントよりも第２エレメントの径を小さくし、第１エレメントの内部に第２エレメントを配置するようにしても良い。また、逆に第１エレメントよりも第２エレメントの径を大きくし、第１エレメントの周囲に第２エレメントを配置するようにしても良い。さらに、第１エレメントと第２エレメントは、巻回ピッチの間に互い違いに巻回される例を示したが、第１エレメントと第２エレメントの径を異ならせた場合には、クロスしても良い。
【００２４】
次に、本発明の第２実施例のヘリカルアンテナを図２を用いて説明する。図２は、本発明の第２実施例のヘリカルアンテナを説明するための概略斜視図である。図中、図１と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。第１実施例では、第２エレメントは、その一端が給電部に接続され、第１エレメントの先端方向に向かって巻回されていた。第２実施例では、図示の通り、第２エレメント１３は、一端１３ａが給電部２０と第１エレメント１１の先端との間の所望の位置に接続されている。そして、第２エレメント１３は、第１エレメント１１の先端方向に向かって巻回され、他端１３ｂのところで開放されている。より具体的には、図示例では、給電部２０と第１エレメント１１の先端との間の略中央付近に第２エレメント１３の一端１３ａが接続されている。
【００２５】
このような構成であっても、第１実施例と同様に、広帯域化を図ることが可能となる。なお、図２では、第２エレメントの一端は第１エレメントの略中央付近に接続され、他端は第１エレメントの先端と同じところで開放されている例を示した。しかしながら、本発明の第２実施例のヘリカルアンテナはこれに限定されず、例えば図２上で第２エレメントがもう少し左側に移動しているようなもの、即ち、第２エレメントの一端がもう少し給電部側に接続され、第２エレメントの他端が第１エレメントの先端に届かない程度の位置で開放されるものであっても良い。
【００２６】
次に、本発明の第３実施例のヘリカルアンテナを図３を用いて説明する。図３は、本発明の第３実施例のヘリカルアンテナを説明するための概略斜視図である。図中、図１や図２と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。第１実施例や第２実施例では、第２エレメントは、その一端が給電部側に接続され、第１エレメントの先端方向に向かって巻回され他端が開放されていた。第３実施例では、図示の通り、第２エレメント１４は、一端１４ａが第１エレメント１１の先端に接続され、給電部２０の方向に向かって巻回されている。より具体的には、図示例では、第１エレメント１１の先端から給電部の方向に向かって折り返すように第２エレメント１４が巻回されている。なお、図示例では、第２エレメントの一端１４ａと第１エレメント１１の先端が接続部を介して接続されている例を示したが、本発明はこれに限定されず、第１エレメントから連続的に第２エレメントとなるように折り返して巻回しても良い。
【００２７】
このような構成であっても、第１実施例や第２実施例と同様に、広帯域化を図ることが可能となる。
【００２８】
図４に、本発明の第１乃至第３実施例のヘリカルアンテナと従来のヘリカルアンテナを比較したＶＳＷＲ特性グラフを示す。ここで、測定した本発明の第１乃至第３実施例のヘリカルアンテナはＦＭ帯をターゲットするものであり、アンテナ長は約１００ｍｍである。なお、アンテナ長が約１００ｍｍであっても、ＦＭ帯に共振するように構成されている。また、従来例のヘリカルアンテナのアンテナ長は２００ｍｍである。
【００２９】
本来なら帯域特性はアンテナ長に比例して広くなるにもかかわらず、同図から、本発明の第１乃至第３実施例のヘリカルアンテナは、それぞれＶＳＷＲ特性に微妙な違いはあるものの、アンテナ長の長い従来例と比べても、何れもＶＳＷＲ特性の広帯域化が図れていることが分かる。また、ＶＳＷＲ特性も低く抑えられていることも分かる。したがって、本発明の車両用のヘリカルアンテナでは、アンテナ長を短くして小型化したとしても、広帯域化が可能である。また、これらの種々の実施例のヘリカルアンテナは、所望の用途や特性に応じて選択されれば良い。
【００３０】
さらに、本発明の第４実施例のヘリカルアンテナを図５を用いて説明する。図５は、本発明の第４実施例のヘリカルアンテナを説明するための概略斜視図である。図中、図１と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。第４実施例では、図示の通り、第３エレメント１８をさらに設けたものである。第３エレメント１８は、第１エレメント１１の螺旋軸と同軸に螺旋状に巻回され、一端１８ａが第１エレメント１１に電気的に接続されている。また、第３エレメント１８は、他端１８ｂが開放されている。このような構成により、第３エレメント１８は、第１エレメント１１と複共振させるものである。これは、第１実施例と第２実施例を組み合わせたような構成である。なお、本発明はこれに限定されず、第１実施例と第３実施例を組み合わせたような構成、第２実施例と第３実施例を組み合わせたような構成であっても良い。
【００３１】
このように、２つの複共振エレメントを用いて、主共振と合わせて３つの共振を得ることが可能となる。これにより、第１乃至第３実施例のヘリカルアンテナに比べて、さらなる広帯域化が可能となる。
【００３２】
図６に、本発明の第４実施例のヘリカルアンテナと従来のヘリカルアンテナを比較したＶＳＷＲ特性グラフを示す。ここで、本発明の第４実施例のヘリカルアンテナのアンテナ長は、約１００ｍｍである。また、第３従来例のヘリカルアンテナのアンテナ長は、４００ｍｍである。
【００３３】
同図から、本発明の第４実施例のヘリカルアンテナでは、物理的なアンテナ長が４００ｍｍと長い第３従来例のヘリカルアンテナと比べても、広帯域化が図れていることが分かる。また、平均的に見てもＶＳＷＲ特性も低く抑えられていることも分かる。
【００３４】
次に、本発明のヘリカルアンテナの変形例を図７を用いて説明する。図７は、本発明のヘリカルアンテナの変形例を説明するための概略斜視図である。図中、図１と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。図１に示される第１実施例のヘリカルアンテナの支持体３０は、径が一定の円筒状のものであったが、図７に示されるヘリカルアンテナの変形例では、支持体３１の径が、給電部２０側よりもアンテナ先端側のほうが大きくなったもの、即ち、支持体３１が先太りのものとなっている。この変形例では、支持体３１が給電部から一定の細い径で延び、途中から太い径となって一定の太い径のまま先端まで延びるものである。第１エレメント１１は、この支持体３１の外周に沿って、給電部２０から先端方向に向かって巻回されている。即ち、第１エレメント１１は、支持体３１の細い径のところから巻回され、途中で巻回径が太い径に変化し、太い径の先端まで巻回されている。そして、第２エレメント１２は、一端１２ａが給電部２０に接続され、第１エレメント１１の先端方向に向かって巻回され、他端１２ｂのところで開放されている。より具体的には、図示例の第２エレメント１２は、第１エレメント１１の巻回径が細い径のところに巻回されている。なお、図示例では第２エレメント１２は、第１エレメント１１の巻回径が細い径のところのみに巻回されているが、本発明はこれに限定されず、巻回径が太い径となるところまで第２エレメントが巻回されても良い。
【００３５】
このような構成の場合、上述の実施例と同様に、ＦＭ帯におけるＶＳＷＲ特性の広帯域化が可能となる。さらに、この変形例の場合には、ＡＭ帯における受信感度を向上させる効果もある。巻回径を太い径とすることによりＡＭ帯における受信感度が向上する一方、巻回径を太い径とすることによりＦＭ帯におけるＶＳＷＲ特性は狭帯域化してしまうが、本発明のヘリカルアンテナの変形例では、巻回径が細い径の部分を設けると共に、第２エレメントを巻回することによりＦＭ帯におけるＶＳＷＲ特性を広帯域化できるため、結果としてＦＭ帯におけるＶＳＷＲ特性の広帯域化及びＡＭ帯における受信感度向上の効果が同時に得られる。
【００３６】
また、図７に示されるヘリカルアンテナの変形例は、第１実施例を変形したものであったが、本発明はこれに限定されず、第２実施例乃至第４実施例のように、第２エレメントが第１エレメントの途中に接続されるもの、例えば第１エレメントの巻回径が太い径となったところから第２エレメントが接続されるものや、第１エレメントの巻回径が太い径の先端に接続されて給電部の方向に向かって巻回されるもの等であっても良い。
【００３７】
なお、本発明の車両用のヘリカルアンテナは、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。また、上述の説明で明記した具体的な寸法等は、単なる一例であり、本発明のヘリカルアンテナはこれに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００３８】
１１    第１エレメント
１２，１３，１４    第２エレメント
１８    第３エレメント
２０    給電部
３０    支持体
【図１】
0005588182.tif 000002
【図２】
0005588182.tif 000003
【図３】
0005588182.tif 000004
【図４】
0005588182.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
0005588182.tif 000008