(57)【要約】【課題】  低姿勢な構造を実現すると共に、装置全体として大型化することを回避し、しかも、指向性パターンを互いに補間し合うことにより、垂直方向の利得を向上させる。【解決手段】  車載アンテナ装置１は、変形折返しモノポールアンテナから構成されている第１のアンテナ２と第２のアンテナ３とが受信電波１波長の略４分の１の間隔を存してグランド板４に搭載されて構成されている。一方のアンテナの水平成分の磁界が他方のアンテナの垂直成分の磁界に変換され、一方のアンテナから発生された垂直成分の磁界と他方のアンテナから発生された垂直成分の磁界とが互いに強め合うように合成される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
グランド板と、
前記グランド板に対して略垂直な垂直辺部と前記グランド板に対して略水平な水平辺部とを有すると共に前記水平辺部と前記垂直辺部との和が受信電波１波長の略４分の１の整数倍の長さを有する変形モノポールアンテナから構成されている第１のアンテナと、
前記グランド板に対して略垂直な垂直辺部と前記グランド板に対して略水平な水平辺部とを有すると共に前記水平辺部と前記垂直辺部との和が受信電波１波長の略４分の１の整数倍の長さを有する変形モノポールアンテナから構成されている第２のアンテナとを備え、
前記第１のアンテナと前記第２のアンテナとが受信電波１波長の略４分の１の間隔を存して前記グランド板に搭載されていることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
請求項１に記載したアンテナ装置において、
前記第１のアンテナおよび前記第２のアンテナのうち少なくともいずれか一方が折返し構造を有する変形折返しモノポールアンテナから構成されていることを特徴とするアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば車両に搭載される車載アンテナ装置などのアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
同種類のアンテナによりダイバーシチ受信を実現する場合には、各々のアンテナの指向性パターンが同一であるので、指向性パターンを互いに補間し合わないのが一般的である。そこで、指向性パターンを互いに補間し合うようにする構成として、一方のアンテナに供給される信号の位相と他方のアンテナに供給される信号の位相とが所定角度だけ互いにずれるように信号の位相を移相回路でシフトさせるものが開示されている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特表２００３−５２８５２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、低姿勢な構造を実現するアンテナの一つとして、変形モノポールアンテナが供されているが、この変形モノポールアンテナでは、水平偏波成分が主成分となるので、水平偏波成分が大きい一方で垂直偏波成分が小さいという性質がある。そのため、変形モノポールアンテナによりダイバーシチ受信を実現する構成では、上記した特許文献１に記載されている技術を適用することにより、指向性パターンを互いに補間し合い、垂直方向の利得を向上させることができると考えられる。しかしながら、上記した特許文献１に記載されている技術を適用すると、垂直方向の利得を向上させることができる反面、信号の位相をシフトさせるための移相回路を必要とするので、装置全体として大型化するという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、低姿勢な構造を実現することができると共に、装置全体として大型化することを回避することができ、しかも、指向性パターンを互いに補間し合うことにより、垂直方向の利得を向上させることができるアンテナ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載した発明によれば、第１のアンテナは、グランド板に対して略垂直な垂直辺部とグランド板に対して略水平な水平辺部とを有すると共に前記水平辺部と前記垂直辺部との和が受信電波１波長の略４分の１の整数倍の長さを有する変形モノポールアンテナから構成されており、第２のアンテナは、第１のアンテナと同様にして、グランド板に対して略垂直な垂直辺部とグランド板に対して略水平な水平辺部とを有すると共に前記水平辺部と前記垂直辺部との和が受信電波１波長の略４分の１の整数倍の長さを有する変形モノポールアンテナから構成されている。そして、第１のアンテナと第２のアンテナとが受信電波１波長の略４分の１の間隔を存してグランド板に搭載されている。
【０００６】
この構成によれば、第１のアンテナおよび第２のアンテナに給電されると、一方のアンテナでは、アンテナ電流が水平辺部に流れると、水平辺部の周囲に水平成分の磁界が発生し、これを受けて、他方のアンテナでは、一方のアンテナの水平辺部の周囲に発生した水平成分の磁界により水平辺部が誘起され（結合され）、誘起電流が垂直辺部に流れ、その結果、一方のアンテナの垂直辺部にアンテナ電流が流れて発生した垂直成分の磁界と、他方のアンテナの垂直辺部に誘起電流が流れて発生した垂直成分の磁界とが合成される。
【０００７】
このとき、第１のアンテナと第２のアンテナとが受信電波１波長の略４分の１の間隔だけ離れているので、一方のアンテナの側では、一方のアンテナから発生された垂直成分の磁界と他方のアンテナから発生された垂直成分の磁界とが互いに強め合うように合成され、これに対して、他方のアンテナの側では、一方のアンテナから発生された垂直成分の磁界と他方のアンテナから発生された垂直成分の磁界とが互いに弱め合うように合成される。これにより、指向性パターンを互いに補間し合うことにより、垂直方向の利得を向上させることができ、アレーアンテナとして機能させることができる。
【０００８】
しかも、この場合、変形モノポールアンテナから構成されているので、低姿勢な構造を実現することができ、また、信号の位相をシフトさせるための移相回路を必要とすることもないので、装置全体として大型化することを回避することをもできる。特に、装置全体が大型化することを回避することができる点は、搭載スペースが限られている車載アンテナ装置に適用する場合に大きな効果を発揮する。
【０００９】
請求項２に記載した発明によれば、第１のアンテナおよび第２のアンテナのうち少なくともいずれか一方が折返し構造を有する変形折返しモノポールアンテナから構成されている。これにより、アンテナ電流や誘起電流の量を多くすることができ、磁界強度を高めることができ、垂直方向の利得をより向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（第１の実施形態）
以下、本発明を車両に搭載可能な車載アンテナ装置に適用した第１の実施形態について、図１ないし図３を参照して説明する。図１は、車載アンテナの全体構成を概略的に示している。車載アンテナ装置１は、第１のアンテナ２と第２のアンテナ３とがグランド板４に搭載され、ダイバーシチ受信を実現するように構成されている。第１のアンテナ２は、変形折返しモノポールアンテナから構成され、１本の線状のエレメントがグランド板４に対して略垂直で且つ互いに略平行な垂直辺部２ａ，２ｂとグランド板４に対して略水平で且つ互いに略平行な水平辺部２ｃ，２ｄとが形成されるように折返し部２ｅにより折返されると共に折曲げ部２ｆ，２ｇにより折曲げられた形状に構成されている。この場合、第１のアンテナ２は、例えば「８００ＭＨｚ」帯域の電波を送受信するための移動電話用アンテナであれば、全長が「８００ＭＨｚ」帯域の受信電波１波長に略「１／２」を乗じた長さに構成されている。また、第１のアンテナ２は、折曲げ部２ｆ，２ｇで折曲げられていることにより低姿勢な構造を実現している。
【００１１】
第２のアンテナ３は、第１のアンテナ２と同様の構造であり、変形折返しモノポールアンテナから構成され、１本の線状のエレメントがグランド板４に対して略垂直で且つ互いに略平行な垂直辺部３ａ，３ｂとグランド板４に対して略水平で且つ互いに略平行な水平辺部３ｃ，３ｄとが形成されるように折返し部３ｅにより折返されると共に折曲げ部３ｆ，３ｇにより折曲げられた形状に構成されている。この場合、第２のアンテナ３も、例えば「８００ＭＨｚ」帯域の電波を送受信するための移動電話用アンテナであれば、全長が「８００ＭＨｚ」帯域の受信電波１波長に略「１／２」を乗じた長さに構成されている。また、第２のアンテナ３も、折曲げ部３ｆ，３ｇで折曲げられていることにより低姿勢な構造を実現している。
【００１２】
これら第１のアンテナ２と第２のアンテナ３とは、受信電波１波長に略「１／４」を乗じた長さの間隔を存してグランド板４に搭載されている（図１中「ｐ１」、「ｐ２」、「ｄ１」参照）。そして、第１のアンテナ２に給電するための同軸ケーブル５は、その内側導体５ａがエレメントの一端部２ｈに接続されていると共に外側導体５ｂがグランド板４に接続されている。また、第２のアンテナ３に給電するための同軸ケーブル６は、その内側導体６ａがエレメントの一端部３ｉに接続されていると共に外側導体６ｂがグランド板４に接続されている。また、第１のアンテナ２にあってエレメントの他端部２ｉおよび第２のアンテナ３にあってエレメントの他端部３ｈの各々は、グランド板４から所定距離を存して設けられている（グランド板４から浮いている）。
【００１３】
次に、上記した構成の作用として、第１のアンテナ２および第２のアンテナ３に給電された場合について、図２および図３を参照して説明する。この場合、第１のアンテナ２および第２のアンテナ３では、低姿勢な構造であることから、水平偏波成分が主成分となり、水平偏波成分が大きい一方で垂直偏波成分が小さいという性質がある。
【００１４】
まず、第１のアンテナ２に着目して説明すると、第１のアンテナ２および第２のアンテナ３に給電されると、図２（ａ）に示すように、第１のアンテナ２では、アンテナ電流が水平辺部２ｃ，２ｄに流れると、水平辺部２ｃ，２ｄの周囲に水平成分の磁界が発生する。第２のアンテナ３では、第１のアンテナ２の水平辺部２ｃ，２ｄの周囲に発生した水平成分の磁界により水平辺部３ｃ，３ｄが誘起され（結合され）（図２（ａ）中「Ｈ１」参照）、誘起電流が垂直辺部３ａ，３ｂに流れる。その結果、第１のアンテナ２の垂直辺部２ａ，２ｂにアンテナ電流が流れて発生した垂直成分の磁界（図２（ａ）中「Ｈａ」，「Ｈａ´」参照）と、第２のアンテナ３の垂直辺部３ａ，３ｂに誘起電流が流れて発生した垂直成分の磁界（図２（ａ）中「Ｈｂ」，「Ｈｂ´」参照）とが合成される。
【００１５】
このとき、第１のアンテナ２と第２のアンテナ３とが受信電波１波長に略「１／４」を乗じた長さ分だけ離れているので、第１のアンテナ２の側（＋ｙ方向）では、第１のアンテナ２から発生された垂直成分の磁界と第２のアンテナ３から発生された垂直成分の磁界とが互いに強め合うように合成され（Ｈａ＋Ｈｂ）、一方、第２のアンテナ３の側（−ｙ方向）では、第１のアンテナ２から発生された垂直成分の磁界と第２のアンテナ３から発生された垂直成分の磁界とが互いに弱め合うように合成される（Ｈａ´−Ｈｂ´）。
【００１６】
次に、第２のアンテナ３に着目して説明すると、第１のアンテナ２および第２のアンテナ３に給電されると、上記した現象とは反対の現象が発生する。つまり、図２（ｂ）に示すように、第２のアンテナ３では、アンテナ電流が水平辺部３ｃ，３ｄに流れると、水平辺部３ｃ，３ｄの周囲に水平成分の磁界が発生する。第１のアンテナ２では、第２のアンテナ３の水平辺部３ｃ，３ｄの周囲に発生した水平成分の磁界により水平辺部２ｃ，２ｄが誘起され（結合され）（図２（ｂ）中「Ｈ２」参照）、誘起電流が垂直辺部２ａ，２ｂに流れる。その結果、第２のアンテナ３の垂直辺部３ａ，３ｂにアンテナ電流が流れて発生した垂直成分の磁界（図２（ｂ）中「Ｈｃ」，「Ｈｃ´」参照）と、第１のアンテナ２の垂直辺部２ａ，２ｂに誘起電流が流れて発生した垂直成分の磁界（図２（ｂ）中「Ｈｄ」，「Ｈｄ´」参照）とが合成される。
【００１７】
このときも、第１のアンテナ２と第２のアンテナ３とが受信電波１波長に略「１／４」を乗じた長さ分だけ離れているので、第２のアンテナ３の側（−ｙ方向）では、第２のアンテナ３から発生された垂直成分の磁界と第１のアンテナ２から発生された垂直成分の磁界とが互いに強め合うように合成され（Ｈｃ＋Ｈｄ）、一方、第１のアンテナ２の側では（＋ｙ方向）、第２のアンテナ３から発生された垂直成分の磁界と第１のアンテナ２から発生された垂直成分の磁界とが互いに弱め合うように合成される（Ｈｃ´−Ｈｄ´）。
【００１８】
図３は、アンテナ単体の場合の指向性パターンおよび本実施形態のダイバーシチ受信を実現する構成の場合の指向性パターンの測定結果を示している。図３（ａ）は、第１のアンテナ２の垂直成分の指向性パターンの測定結果を示すもので、本実施形態の構成では、上記したように＋ｙ方向で第１のアンテナ２から発生された垂直成分の磁界と第２のアンテナ３から発生された垂直成分の磁界とが互いに強め合うように合成されることから、＋ｙ方向の垂直方向の利得がアンテナ単体の場合よりも増加している（指向性パターンが全体的に＋ｙ方向にシフトしている）。
【００１９】
図３（ｂ）は、第２のアンテナ３の垂直成分の指向性パターンの測定結果を示すもので、本実施形態の構成では、上記したように−ｙ方向で第２のアンテナ３から発生された垂直成分の磁界と第１のアンテナ２から発生された垂直成分の磁界とが互いに強め合うように合成されることから、−ｙ方向の垂直方向の利得がアンテナ単体の場合よりも増加している（指向性パターンが全体的に−ｙ方向にシフトしている）。
【００２０】
また、図３（ｃ）は、第１のアンテナ２の水平成分の指向性パターンの測定結果を示すもので、本実施形態の構成では、上記したように水平成分の磁界が垂直成分の磁界に変換されることから、水平方向の利得がアンテナ単体の場合よりも全体的に減少している。さらに、図３（ｄ）は、第２のアンテナ３の水平成分の指向性パターンの測定結果を示すもので、本実施形態の構成では、上記したように水平成分の磁界が垂直成分の磁界に変換されることから、水平方向の利得がアンテナ単体の場合よりも全体的に減少している。
【００２１】
以上に説明したように第１の実施形態によれば、車載アンテナ装置１において、変形折返しモノポールアンテナから構成されている第１のアンテナ２と第２のアンテナ３とが受信電波１波長の略４分の１の間隔を存してグランド板４に搭載されるように構成したので、一方のアンテナの水平成分の磁界が他方のアンテナの垂直成分の磁界に変換され、一方のアンテナから発生された垂直成分の磁界と他方のアンテナから発生された垂直成分の磁界とが互いに強め合うように合成され、これにより、指向性パターンを互いに補間し合うことにより、垂直方向の利得を向上させることができ、アレーアンテナとして機能させることができる。しかも、変形折返しモノポールアンテナから構成したので、低姿勢な構造を実現することができ、また、信号の位相をシフトさせるための移相回路を必要とすることもないので、装置全体として大型化することを回避することをもできる。
【００２２】
また、この場合は、折返し部を有する変形折返しモノポールアンテナから構成したので、アンテナ電流や誘起電流の量を多くすることができ、磁界強度を高めることができ、垂直方向の利得をより向上させることができる。
【００２３】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について、図４を参照して説明する。尚、上記した第１の実施形態と同一部分については説明を省略し、異なる部分について説明する。上記した第１の実施形態は、各々が変形折返しモノポールアンテナから構成されている第１のアンテナ２と第２のアンテナ３とがグランド板４に搭載されている場合を説明したものであるが、これに対して、この第２の実施形態は、各々が変形モノポールアンテナから構成されている第１のアンテナと第２のアンテナとがグランド板４に搭載されている場合を説明するものである。
【００２４】
すなわち、車載アンテナ装置１１において、第１のアンテナ１２は、１本のエレメントがグランド板４に対して略垂直な垂直辺部１２ａとグランド板４に対して略水平な水平辺部１２ｂとが形成されるように折曲げ部１２ｃにより折曲げられた形状に構成されている。この場合、第１のアンテナ１２は、例えば「８００ＭＨｚ」帯域の電波を送受信するための移動電話用アンテナであれば、全長が「８００ＭＨｚ」帯域の受信電波１波長に略「１／４」を乗じた長さに構成されている。
【００２５】
第２のアンテナ１３は、第１のアンテナ１２と同様の構造であり、１本のエレメントがグランド板４に対して略垂直な垂直辺部１３ａとグランド板４に対して略水平な水平辺部１３ｂとが形成されるように折曲げ部１３ｃにより折曲げられた形状に構成されている。この場合も、例えば「８００ＭＨｚ」帯域の電波を送受信するための移動電話用アンテナであれば、全長が「８００ＭＨｚ」帯域の受信電波１波長に略「１／４」を乗じた長さに構成されている。
【００２６】
これら第１のアンテナ１２と第２のアンテナ１３とは、この場合も、受信電波１波長に略「１／４」を乗じた長さの間隔（図４中「ｄ２」参照）を存してグランド板４に搭載されている。そして、第１のアンテナ１２に給電するための同軸ケーブル１４は、その内側導体１４ａがエレメントの一端部１２ｄに接続されていると共に外側導体１４ｂがグランド板４に接続されており、また、第２のアンテナ３に給電するための同軸ケーブル１５は、その内側導体１５ａがエレメントの一端部１３ｄに接続されていると共に外側導体１５ｂがグランド板４に接続されている。
【００２７】
この場合も、第１のアンテナ１２および第２のアンテナ１３に給電されると、上記した第１の実施形態で説明した現象と同一の現象が発生する。つまり、第１のアンテナ１２の側では、第１のアンテナ１２の水平成分の磁界が第２のアンテナ１３の垂直成分の磁界に変換され、第１のアンテナ１２から発生された垂直成分の磁界と第２のアンテナ１３から発生された垂直成分の磁界とが互いに強め合うように合成される。また、第２のアンテナ１３の側では、第２のアンテナ１３の水平成分の磁界が第１のアンテナ１２の垂直成分の磁界に変換され、第２のアンテナ１３から発生された垂直成分の磁界と第１のアンテナ１２から発生された垂直成分の磁界とが互いに強め合うように合成される。
【００２８】
以上に説明したように第２の実施形態によれば、車載アンテナ装置１１において、変形モノポールアンテナから構成されている第１のアンテナ１２と第２のアンテナ１３とが受信電波１波長の略４分の１の間隔を存してグランド板４に搭載されるように構成したので、上記した第１の実施形態に記載したものと同様の作用効果を得ることができる。すなわち、一方のアンテナの水平成分の磁界が他方のアンテナの垂直成分の磁界に変換され、一方のアンテナから発生された垂直成分の磁界と他方のアンテナから発生された垂直成分の磁界とが互いに強め合うように合成され、これにより、指向性パターンを互いに補間し合うことにより、垂直方向の利得を向上させることができ、アレーアンテナとして機能させることができる。しかも、変形モノポールアンテナから構成したので、低姿勢な構造を実現することができ、また、信号の位相をシフトさせるための移相回路を必要とすることもないので、装置全体として大型化することを回避することをもできる。
【００２９】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について、図５を参照して説明する。尚、上記した第１の実施形態と同一部分については説明を省略し、異なる部分について説明する。この第３の実施形態は、変形折返しモノポールアンテナから構成されている第１のアンテナと変形モノポールアンテナから構成されている第２のアンテナとがグランド板４に搭載されている場合を説明するものである。
【００３０】
すなわち、車載アンテナ装置２１は、上記した第１の実施形態で説明した第１のアンテナ２と第２の実施形態で説明した第２のアンテナ１３とが受信電波１波長に略「１／４」を乗じた長さの間隔（図５中「ｄ３」参照）を存してグランド板４に搭載されている。
【００３１】
この場合も、第１のアンテナ２および第２のアンテナ１３に給電されると、上記した第１の実施形態で説明した現象と同一の現象が発生する。つまり、第１のアンテナ２の側では、第１のアンテナ２の水平成分の磁界が第２のアンテナ１３の垂直成分の磁界に変換され、第１のアンテナ２から発生された垂直成分の磁界と第２のアンテナ１３から発生された垂直成分の磁界とが互いに強め合うように合成される。また、第２のアンテナ１３の側では、第２のアンテナ１３の水平成分の磁界が第１のアンテナ２の垂直成分の磁界に変換され、第２のアンテナ１３から発生された垂直成分の磁界と第１のアンテナ２から発生された垂直成分の磁界とが互いに強め合うように合成される。
【００３２】
以上に説明したように第３の実施形態によれば、車載アンテナ装置２１において、変形折返しモノポールアンテナから構成されている第１のアンテナ１２と変形モノポールアンテナから構成されている第２のアンテナ１３とが受信電波１波長の略４分の１の間隔を存してグランド板４に搭載されるように構成したので、上記した第１の実施形態に記載したものと同様の作用効果を得ることができる。すなわち、一方のアンテナの水平成分の磁界が他方のアンテナの垂直成分の磁界に変換され、一方のアンテナから発生された垂直成分の磁界と他方のアンテナから発生された垂直成分の磁界とが互いに強め合うように合成され、これにより、指向性パターンを互いに補間し合うことにより、垂直方向の利得を向上させることができ、アレーアンテナとして機能させることができる。しかも、変形折返しモノポールアンテナや変形モノポールアンテナから構成したので、低姿勢な構造を実現することができ、また、信号の位相をシフトさせるための移相回路を必要とすることもないので、装置全体として大型化することを回避することをもできる。
【００３３】
（その他の実施形態）
本発明は、上記した実施形態にのみ限定されるものではなく、以下のように変形または拡張することができる。
第１の実施形態で説明した第２のアンテナ３と第２の実施形態で説明した第１のアンテナ１２とが受信電波１波長に略「１／４」を乗じた長さの間隔を存してグランド板４に搭載されている構成であっても良い。
「８００ＭＨｚ」帯域の電波を送受信するための移動電話用アンテナに限らず、「１．５ＧＨｚ」帯域の電波や「２ＧＨｚ」帯域の電波を送受信するための移動電話用アンテナに適用する構成であっても良い。
アンテナは、その全長が通信周波数帯域の受信電波１波長に略「１／２」を乗じた長さや略「１／４」を乗じた長さに構成されているものに限らず、その全長が通信周波数帯域の受信電波１波長に略「１／４」の整数倍を乗じた長さに構成されているものであれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す斜視図
【図２】磁界が発生される態様を概略的に示す図
【図３】指向性パターンを示す図
【図４】本発明の第２の実施形態を示す斜視図
【図５】本発明の第３の実施形態を示す斜視図
【符号の説明】
【００３５】
図面中、１は車載アンテナ装置（アンテナ装置）、２は第１のアンテナ、２ａ，２ｂは垂直辺部、２ｃ，２ｄは水平辺部、２ｅは折返し部、３は第２のアンテナ、３ａ，３ｂは垂直辺部、３ｃ，３ｄは水平辺部、３ｅは折返し部、４はグランド板、１１は車載アンテナ装置、１２は第１のアンテナ、１２ａは垂直辺部、１２ｂは水平辺部、１３は第２のアンテナ、１３ａは垂直辺部、１３ｂは水平辺部、２１は車載アンテナ装置である。
【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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