(57)【要約】アンテナは、誘電体からなる平面状の基材の一面に、金属などの一対のエレメント（導線）を設けて構成される。このアンテナは、一対のエレメントにより、いわゆるダイポールアンテナを構成している。各エレメントは、基材の長さ方向に延びる幹部と、その幹部から分岐する複数の枝部とを有する。このような構造により、小さなスペースでエレメントとして実効経路長を稼ぐことができ、アンテナ自体を小型化することができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体からなる平面状の基材と、
前記基材上に設けられた１対のエレメントと、を備え、
前記エレメントの各々は、前記基材の長さ方向に延びる幹部と、前記幹部から分岐する複数の枝部とを有することを特徴とする平面状アンテナ。
【請求項２】
前記複数の枝部は、前記幹部を中心線として、略対称に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の平面状アンテナ。
【請求項３】
前記複数の枝部の一部の形状は、メアンダ形状であることを特徴とする請求項２に記載の平面状アンテナ。
【請求項４】
前記エレメントの各々は、前記幹部の一端に給電点を有し、
前記複数の枝部は、前記給電点からの距離が遠いほど長さが長いことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の平面状アンテナ。
【請求項５】
前記給電点は、前記基材の長さ方向における中央位置よりも端部方向にシフトした位置に設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の平面状アンテナ。
【請求項６】
前記基材上であって、前記エレメントが設けられた面と逆の面上に設けられた非励振素子を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の平面状アンテナ。
【請求項７】
前記基材上であって、前記エレメントが設けられた面と同一面又は他の面に設けられた非励振素子を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の平面状アンテナ。
【請求項８】
前記基材上であって、前記エレメントと重ならない位置に配置された非励振素子を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の平面状アンテナ。
【請求項９】
前記非励振素子は、前記基材の長さ方向における中心位置より前記給電点側へシフトした位置に設けられていることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一項に記載の平面状アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平面状のダイポールアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のフロントガラスなどに貼り付けて使用されるフィルム状アンテナが知られている。このようなフィルム状アンテナの例が、特許文献１及び２に記載されている。【０００３】
上記のようなフィルム状アンテナは、一般的にエレメントが形成されたシートをフロントガラスに貼り付ける構造であるため、一度貼り付けた後で再利用することはできない。このため、フィルム状アンテナを一度貼り付けた後に、貼り付け位置を変更することができない。また、上記のフィルム状アンテナは細長いシート形状を有するため、貼り付け作業は必ずしも容易ではない。【０００４】
また、特許文献１に記載されているようなボディーアースタイプのアンテナは、アース線を金属ボディに接続する必要があるため、取り付け位置に制約が生じる。【０００５】
【特許文献１】特開平５−２８３９２１号公報
【特許文献２】特開２００７−１９４８４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題としては、上記のようなものが例として挙げられる。本発明は、形状が小型かつシンプルであるため貼り付け作業が容易であり、さらに再利用が可能な平面状のアンテナを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、平面状アンテナであって、誘電体からなる平面状の基材と、前記基材上に設けられた１対のエレメントと、を備え、前記エレメントの各々は、前記基材の長さ方向に延びる幹部と、前記幹部から分岐する複数の枝部とを有することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施例に係るアンテナの構成を示す図である。
【図２】第２実施例に係るアンテナの構成を示す図である。
【図３】第２実施例に係るアンテナのテーパー形状を説明する図である。
【図４】第３実施例に係るアンテナの構成を示す図である。
【図５】第３実施例に係る他のアンテナの構成を示す図である。
【図６】第３実施例に係る他のアンテナの構成を示す図である。
【図７】各種の変形例に係るアンテナの構成を示す図である。
【図８】アンテナの使用状態を説明する図である。
【符号の説明】
【０００９】
１  基材
５  保護層
７  両面テープ
１０〜１０ｇ  エレメント
１１〜１１ｇ  幹部
１２〜１２ｇ  枝部
１３  給電点
２０  非励振素子
１００〜１００ｇ  アンテナ
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の好適な実施形態では、平面状アンテナは、誘電体からなる平面状の基材と、前記基材上に設けられた１対のエレメントと、を備え、前記エレメントの各々は、前記基材の長さ方向に延びる幹部と、前記幹部から分岐する複数の枝部とを有する。【００１１】
上記のアンテナは、誘電体からなる平面状の基材の一面に、金属などの一対のエレメント（導線）を設けて構成される。このアンテナは、一対のエレメントにより、いわゆるダイポールアンテナを構成している。各エレメントは、基材の長さ方向に延びる幹部と、その幹部から分岐する複数の枝部とを有する。このような構造により、小さなスペースでエレメントとしての実効経路長を稼ぐことができ、アンテナ自体を小型化することができる。【００１２】
上記の平面状アンテナの一態様では、前記複数の枝部は、前記幹部を中心線として、略対称に設けられる。この態様では、枝部が幹部を中心として片側のみに形成される場合と比較して、アンテナとしての電気的特性を安定とすることができる。なお、「略対称」とは、対称な形状ばかりでなく、後述するように一部にメアンダ形状となっている形態をも含む。【００１３】
上記の平面状アンテナの他の一態様では、前記複数の枝部の一部の形状は、メアンダ形状である。【００１４】
上記の平面状アンテナの他の一態様では、前記エレメントの各々は、前記幹部の一端に給電点を有し、前記複数の枝部は、前記給電点からの距離が遠いほど長さが長い。この態様では、各エレメントをテーパー形状とすることにより、周波数特性を広げることができる。【００１５】
上記の平面状アンテナの他の一態様では、前記給電点は、前記基材の長さ方向における中央位置よりも端部方向にシフトした位置に設けられている。これにより、インピーダンスの整合が確保され、効率的な給電が実現される。【００１６】
上記の平面状アンテナの他の一態様は、前記基材上であって、前記エレメントが設けられた面と逆の面上に設けられた非励振素子を備える。他の一態様は、前記基材上であって、前記エレメントが設けられた面と同一面又は他の面に設けられた非励振素子を備える。さらに他の一態様は、前記基材上であって、前記エレメントと重ならない位置に配置された非励振素子を備える。これにより、非励振素子側での共振を利用して、アンテナの周波数帯域を広げることができる。好適な例では、前記非励振素子は、前記基材の長さ方向における中心位置より前記給電点側へシフトした位置に設けられる。
【実施例】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例について説明する。【００１８】
［第１実施例］
図１は、本発明の第１実施例に係る平面状アンテナ１００（以下、単に「アンテナ」と呼ぶ。）の構成を示す。図１（ａ）はアンテナ１００の表面の平面図であり、図１（ｂ）はアンテナ１００の側面図であり、図１（ｃ）はアンテナ１００の裏面の平面図である。【００１９】
アンテナ１００は、平面状（薄い平板状）の基材１と、基材１の一方の面上に設けられた一対のエレメント（導線）１０とを備える。基材１は、例えばプラスチックフィルム、ゴムなどの誘電体からなるが、剛性のある材料（セラミックス等）を用いてもよい。一対のエレメント１０はダイポールアンテナを構成する。【００２０】
各エレメント１０は、銀、銅などの金属により形成され、基材１の長さ方向に延在する幹部１１と、幹部１１に対して略垂直方向に分岐して延びる複数の枝部１２と、幹部１１の一端に設けられた給電点１３とを備える。このように、各エレメント１０は、幹部１１に対して複数の枝部１２が略直交するように設けられたコルゲート形状又はフィッシュボーンの如き形状（以下、「コルゲート構造」と呼ぶ。）を有する。コルゲート構造を採用することにより、少ないスペースでエレメント１０の実効経路長を稼ぐことができ、アンテナ１００の全体寸法を小型化することができる。即ち、コルゲート構造を採用することにより、エレメント１０を１本の長い線状エレメントと電気的に等価とすることができる。アンテナ１００を小型化することにより、被取付部におけるアンテナ１００の専有面積を小さくすることができる。これは、特に車両のフロントガラスなどにアンテナ１００を取り付ける場合には、アンテナ１００の取付位置を運転者の視界の外部に配置することが容易となり、特に有効である。【００２１】
なお、第１実施例では、基材１の裏面（エレメント１０が設けられた面とは逆側の面）には何も設けられていない。【００２２】
本発明の好適な一例では、アンテナ１００の寸法は、長さＬ＝１５０ｍｍ、幅Ｗ＝２０ｍｍ、厚さＨ＝５ｍｍとされる。前述の特許文献２のように線状のエレメントを有するアンテナでこれと電気的特性の等しいアンテナを構成した場合、その寸法は、例えば長さＬ＝２３５ｍｍ、幅Ｗ＝２０ｍｍ、厚さＨ＝１ｍｍ程度となる。即ち、本発明によれば、コルゲート構造を採用することにより、アンテナ全体の長さをかなり短くできる。【００２３】
また、アンテナ１００では、一対の給電点１３は、基材１の長さ方向の中央位置よりも、基材１の端部よりにシフトした位置に設けられている。これにより、インピーダンスの整合をとり、給電点からアンテナ１００へ電気エネルギーを効率的に供給することができる。【００２４】
なお、複数の枝部１２は、幹部１１の片側のみに設けられていても良いが、第１実施例では図示のように幹部１１を中心軸として左右対称に設けられる。このように、幹部１１を中心軸として複数の枝部１２を左右対称に設けることにより、複数の枝部１２を幹部１１の片側のみに設ける場合と比較して、アンテナとしての電気的特性を安定化することができる。【００２５】
［第２実施例］
図２は、本発明の第２実施例に係るアンテナ１００ａの構成を示す。図２（ａ）はアンテナ１００ａの表面の平面図であり、図２（ｂ）はアンテナ１００ａの側面図であり、図１（ｃ）はアンテナ１００ａの裏面の平面図である。【００２６】
図示のように、第２実施例に係るアンテナ１００ａは、第１実施例に係るアンテナ１００と同様に、誘電体からなる基材１上に一対のエレメント１０ａを設けて構成される。但し、第２実施例に係るアンテナ１００ａでは、各エレメント１０ａの形状が第１実施例に係るアンテナ１００と異なる。第２実施例のアンテナ１００ａは、エレメント１０ａの形状以外は、第１実施例のアンテナ１００と同様である。【００２７】
図示のように、エレメント１０ａは、幹部１１と、幹部１１と略直交する方向に延びる複数の枝部１２ａと、給電点１３とを備える。ここで、第２実施形態に係るエレメント１０ａは、給電点１３から離れるほど、枝部１２ａの長さが長くなるテーパー形状を有する。即ち、給電点１３に近い位置にある枝部１２ａは、幹部１１と直交する方向における長さが短く、給電点１３から遠い位置にある枝部１２ａほど、幹部１１と直交する方向における長さが長くなっている。【００２８】
このように、エレメント１０ａをテーパー形状とすることにより、アンテナ１００ａの帯域を広げることができる。この様子を図３（ａ）に示す。図３（ａ）は、第１実施例のようにエレメントが非テーパー形状であるアンテナの周波数特性５１と、第２実施例のようにエレメントがテーパー形状であるアンテナの周波数特性５２とを示す。エレメントをテーパー形状とすることにより、アンテナ特性を広帯域化することができる。【００２９】
なお、図３（ｂ）に示すように、エレメント１００ａのテーパー形状の度合いを示すテーパー角θ（θ１及びθ２）は、アンテナ１００ａの目標とする特性に応じて決定される。【００３０】
上記以外の点については、第２実施例に係るアンテナ１００ａは第１実施例に係るアンテナ１００と同様である。即ち、コルゲート構造を採用することにより、アンテナ全体を小型化することができる。また、複数の枝部１２は、幹部１１を中心軸として左右対称に設けることが好ましいが、幹部１１の片側のみに設けられていても良い。【００３１】
［第３実施例］
図４に、本発明の第３実施例に係るアンテナ１００ｃ、１００ｄの平面形状を示す。第３実施例では、基材１の裏面、即ちエレメント１０が形成される面と逆側の面上に、１つ以上の非励振素子（非給電素子）２０を設ける。図４（ｃ）の例では、２つの非励振素子２０が設けられている。【００３２】
具体的に、アンテナ１００ｃは、図４（ａ）に示すように表面の形状は第１実施例に係るアンテナ１００と同じであるが、図４（ｃ）に示すように裏面に非励振素子２０が設けられている。アンテナ１００ｃの周波数特性を図３（ｃ）の特性６１に示す。【００３３】
同様に、アンテナ１００ｄは、図４（ｂ）に示すように表面の形状は第２実施例のアンテナ１００ａと同様であるが、図４（ｃ）に示すように裏面に励振素子２０が設けられている。アンテナ１００ｄの周波数特性を図３（ｃ）の特性６２に示す。【００３４】
このように、基材１の裏面に非励振素子２０を設けることにより、アンテナの周波数特性を広げることができる。具体的には、アンテナ１００ｃ、１００ｄの表面側におけるエレメントによる共振と、裏面側における非励振素子による共振とにより生じる複共振によって、アンテナを広帯域化することができる。【００３５】
なお、基材１の裏面における非励振素子２０の位置は、基材１の長さ方向の中央位置よりも給電点１３側にシフトした位置とすることが好ましい。また基材１の長手方向における非励振素子２０と給電点１３との位置関係では、少なくとも非励振素子２０の配置位置の一部に給電点１３の配置位置が置かれるような配置関係がさらに望ましい。図４（ｃ）の例では、非励振素子２０は、基材１の長さ方向の中央位置より、給電点１３が設けられている側の端部よりにシフトした位置に設けられている。【００３６】
また、非励振素子２０はこの配置に限られない。例えば、図５（ａ）に示すように、非励振素子２０をエレメントが配置される面と同じ面上に配置してもよい。その場合、図５（ｂ）に示すように、非励振素子２０をエレメント１０のテーパー形状に沿って配置してもよい。【００３７】
さらには、図６（ａ）及び６（ｂ）に示すように、非励振素子２０を基材１の側面に配置してもよい。図６（ａ）は非励振素子２０を基材１の両側面に配置した場合のアンテナ１００ｊの平面図、図６（ｂ）は図６（ａ）における矢印７２方向に見た場合のアンテナ１００ｊの側面図である。なお、非励振素子２０を基材１の側面に配置する場合は、一方の側面のみに１つの非励振素子２０を設けてもよい。【００３８】
［変形例］
次に、本発明に係るアンテナの各種の変形例について説明する。【００３９】
図７（ａ）は、１つの変形例に係るアンテナ１００ｅの平面形状を示す。図示のように、アンテナ１００ｅのエレメント１０ｅを構成する枝部１２ｅの間隔は一定でなくてもよい。即ち、複数の枝部１２ｅは等間隔に設けなくてもよい。図７（ａ）の例では、枝部１２ｅは、間隔ｐ１で設けられている箇所と、間隔ｐ２（＜ｐ１）で設けられている箇所とがある。【００４０】
図７（ｂ）は、他の変形例に係るアンテナ１００ｆの平面形状を示す。図示のように、基材１の長さ方向における枝部１２ｆの幅は一定でなくてもよい。図７（ｂ）の例では、エリア６１における枝部１２ｆの幅Ｗ１は、エリア６２における枝部１２ｆの幅Ｗ２よりも小さい。【００４１】
図７（ｃ）は、さらに他の変形例に係るアンテナ１００ｇの平面形状を示す。図示のように、エレメント１０ｇの一部をメアンダ形状としてもよい。エリア６４では幹部１１ｇが基材１の幅方向の略中央に位置しているが、エリア６３では幹部１１ｇの位置が基材１の幅方向に交互にシフトし、いわゆるメアンダ形状となっている。この図７（ｃ）において、エレメント１０は幹部１１ｇを通る中心線に対して完全な対称とはなっていないが、本実施例でいう「略対称」とはこのような一部の個所がメアンダ形状となっている形態も含むものである。【００４２】
［使用例］
次に、実施例に係るアンテナの使用例を説明する。図８は、アンテナの使用例を示す断面図である。上記の各実施例及び各変形例に係るアンテナ１００〜１００ｊは、使用時には基材１の両面（表面及び裏面）に樹脂などからなる保護層５が設けられ、両面テープなどの両面粘着性シート７を利用して被取付部７０に貼り付けられる。被取付部の典型的な例は、車両のフロントガラスなどである。【００４３】
本発明のアンテナ１００〜１００ｊは、両面テープなどの粘着性シートを利用して被取付部７０に貼り付けられる。一旦貼り付けた後で貼り付け位置を修正したい場合には、作業者は粘着性シートをはがし、新しいものと交換して貼り付ければよい。即ち、アンテナ自体は何度でも利用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、被取付部に貼り付けて使用する平面状アンテナに利用することができる。好適な例では、この平面状アンテナは、車両のフロントガラスなどに貼り付けて使用される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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