(57)【要約】【課題】本発明は自動車などの移動体通信に用いられるモノポール・アンテナに関し、複数の周波数で動作すると共に、小型のモノポール・アンテナを提供することを目的とする。【解決手段】接地導体１に対して間隔ｈを空けて対向配置された平板状導体１０を、内側から同心円状に内・中・外導体１１，１２，１３の各導体間を連結導体３１，３２で連結して一体に備え、直線導体３と短絡導体５を有してモノポール・アンテナ４０は構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
接地導体と、この接地導体に所定の間隔を空けて対向配置された平板状導体と、この平板状導体に給電する直線導体からなり、
前記平板状導体を、内導体と外導体とから形成すると共に、
前記内導体の外縁部と前記外導体の内縁部との所定の範囲を連結導体で連結したモノポール・アンテナ。
【請求項２】
接地導体と平板状導体の間隔と、外導体の外形寸法の和を、外導体の動作周波数の１／４波長以下の寸法とした請求項１記載のモノポール・アンテナ。
【請求項３】
平板状導体の内導体と外導体及び連結導体を一体に形成した請求項１記載のモノポール・アンテナ。
【請求項４】
平板状導体の内導体と外導体及び連結導体を一体に、かつ同一平面に形成した請求項１記載のモノポール・アンテナ。
【請求項５】
接地導体と内導体とを短絡すると共に、この短絡導体を直線導体に並立させた請求項１記載のモノポール・アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車などの移動体通信に用いられるモノポール・アンテナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車などの移動体は、自動車電話、ＧＰＳと呼ばれる衛星利用測位システム［Global Positioning System］、ＶＩＣＳと呼ばれる道路交通情報システム［Vehicle Information and Communication System］、ＥＴＣと呼ばれる有料道路自動料金収受［Electronic Toll Collection］システムなどのサービスが実用化されている。
【０００３】
これらサービスに対応するため、車載用などの移動体無線装置のアンテナとしては、これらシステムを対象とし複数の動作周波数に対応したアンテナの要求が高まっている。
【０００４】
そのような従来のアンテナの一例として、３つの動作周波数に対応したモノポール・アンテナについて図７を用いて説明する。
【０００５】
図７は従来のモノポール・アンテナの概略斜視図であり、同図において、平板状導体は同一平面上に内側から同心円状に円盤導体６１、輪状導体６２及び最大直径ｄを有する輪状導体６３とから形成されている。
【０００６】
ここで、円盤導体６１の外縁部が共振回路７１を介して輪状導体６２の内縁部に接続、さらに、輪状導体６２の外縁部が共振回路７２を介して輪状導体６３の内縁部に接続されている。
【０００７】
そして、直線導体５３、円盤導体６１、輪状導体６２及び輪状導体６３によりアンテナ素子５４は形成されている。
【０００８】
また、アンテナ素子５４と、このアンテナ素子５４の円盤導体６１に給電する給電部５２を有する円盤状の接地導体５１を備えてモノポール・アンテナ８０は構成されている。
【０００９】
ここで、共振回路７１，７２は、例えば、コイルとコンデンサの並列回路によって、所定の共振周波数を有するように構成されている。
【００１０】
以上の構成において、アンテナ素子５４は、円盤導体６１に最も高い第１の周波数ｆ１から次に高い第２の周波数ｆ２、最も低い第３の周波数ｆ３を、給電部５２から給電されることで次のように動作する。
【００１１】
まず、アンテナ素子５４の第１の周波数ｆ１での動作は、第１の周波数ｆ１に共振する共振回路７１が、第１の周波数ｆ１に対しては高インピーダンスとなるため、円盤導体６１と輪状導体６２とは電気的に絶縁され、直線導体５３から円盤導体６１までが励振される。
【００１２】
次に、第１の周波数ｆ１よりも低い第２、３の周波数ｆ２、ｆ３では共振回路７１が低インピーダンスとなり、円盤導体６１と輪状導体６２とは略導通状態となって、第２、３の周波数ｆ２、ｆ３は輪状導体６２に伝送される。
【００１３】
そして、アンテナ素子５４の第２の周波数ｆ２での動作は、第２の周波数ｆ２に共振する共振回路７２が、第２の周波数ｆ２に対しては高インピーダンスとなるため、輪状導体６２と輪状導体６３とは電気的に絶縁され、直線導体５３から輪状導体６２までが励振される。
【００１４】
さらに、アンテナ素子５４の第２の周波数ｆ２よりも低い第３の周波数ｆ３での動作は、第２の周波数ｆ２に共振する共振回路７２が、第３の周波数ｆ３では低インピーダンスとなり、輪状導体６２と輪状導体６３とは略導通状態となって、第３の周波数ｆ３は輪状導体６３に伝送され、直線導体５３から輪状導体６３までが励振される。
【００１５】
上記のように、３つの周波数で動作するモノポール・アンテナ８０が実現されるものであった。
【００１６】
ここで、一般にモノポール・アンテナは、動作周波数の１／４波長で励振するように構成されるもので、その構成は、上記第３の周波数ｆ３の場合、直線導体５３の高さｈと、輪状導体６３の直径ｄとの和（以後、ａ寸法と記載する）を、第３の周波数ｆ３の１／４波長の長さになるように設定するものであった。
【００１７】
例えば、第３の周波数ｆ３が９００ＭＨｚの場合、ａ寸法は図３の破線に示すように、直線導体５３の高さｈをｈ／λ（λは波長）の０．１０である３３ｍｍとすると、輪状導体６３の直径ｄは必然的に５０ｍｍとなるものであった。
【００１８】
つまり、ａ寸法は１／４波長である約８３ｍｍが必要であった。
【００１９】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開２０００−０５９１２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
上記のように従来のモノポール・アンテナにおいては、上記ａ寸法を１／４波長より短くすることが困難であるという課題があった。
【００２１】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、複数の周波数で動作すると共に、上記ａ寸法を１／４波長より短くできる小型のモノポール・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】
【００２２】
上記目的を達成するために本発明は、以下の構成を有するものである。
【００２３】
本発明の請求項１に記載の発明は、平板状導体を、内導体と外導体とから形成して、内導体と外導体とを所定の範囲で連結したものであり、内・外導体を設けることによって、内導体が第１の周波数で、外導体が第２の周波数で動作するモノポール・アンテナを得ることができるという作用を有する。
【００２４】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、接地導体と平板状導体との間隔の寸法ｈと、外導体の外形の寸法ｄとの和ｈ＋ｄを、外導体の動作周波数の１／４波長以下としたものであり、小型のモノポール・アンテナを得ることができるという作用を有する。
【００２５】
請求項３に記載の発明は、請求項１記載の発明において、平板状導体の内導体と外導体及び連結導体を一体に形成したものであり、製造が容易にできるという作用を有する。
【００２６】
請求項４に記載の発明は、請求項１記載の発明において、平板状導体の内導体と外導体及び連結導体を一体に、かつ同一平面に形成したものであり、同一平面に構成することで製造が容易にできるという作用を有する。
【００２７】
請求項５に記載の発明は、請求項１記載の発明において、接地導体と内導体とを短絡すると共に、この短絡導体を直線導体に並立させたものであり、短絡導体と直線導体との励振が同相にできるため、アンテナのインピーダンスが高くなり、励振帯域を広くすることができるという作用を有する。
【発明の効果】
【００２８】
以上のように本発明によれば、複数の周波数で動作すると共に、小型のモノポール・アンテナを得ることができるという有利な効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図６を用いて説明する。
【００３０】
（実施の形態）
図１は本発明の一実施の形態によるモノポール・アンテナを示す概略斜視図であり、同図において、１は銅などの導電材からなる円盤状の接地導体、１０は銅板単体や配線基板の銅箔などを用いて形成された円盤状の平板状導体である。
【００３１】
そして、平板状導体１０は、接地導体１に対して間隔ｈを空けて対向配置されると共に、内側から同心円状に内導体１１、中導体１２及び最大直径ｄを有する外導体１３とを一体に、かつ同一平面に形成している。
【００３２】
ここで、各内・中・外導体を一体に形成するとは、内導体１１の外縁部と中導体１２の内縁部とを所定の範囲である角度θの連結導体３１で、中導体１２の外縁部と外導体１３の内縁部とを角度θの範囲の連結導体３２で、各々連結した状態のことである。
【００３３】
なお、内導体１１の略中央には、接地導体１に絶縁状態の給電部２から延伸した銅などの金属棒状の直線導体３と、接地導体１に接続された金属棒状の短絡導体５が並立して接続されている。
【００３４】
そして、直線導体３、短絡導体５、平板状導体１０により、アンテナ素子４は形成されている。
【００３５】
さらに、アンテナ素子４と接地導体１とからモノポール・アンテナ４０は構成されている。
【００３６】
以上の構成において、アンテナ素子４は、内導体１１に最も高い第１の周波数ｆ１から次に高い第２の周波数ｆ２、最も低い第３の周波数ｆ３を、直線導体３を介して給電部２から給電されることで次のように動作する。
【００３７】
まず、アンテナ素子４の第１の周波数ｆ１での動作は、第１の周波数ｆ１に共振する連結導体３１が、第１の周波数ｆ１に対しては高インピーダンスとなるため、内導体１１と中導体１２とは電気的に絶縁され、直線導体３及び短絡導体５から内導体１１までが励振される。
【００３８】
次に、第１の周波数ｆ１よりも低い第２、３の周波数ｆ２、ｆ３では、第１の周波数ｆ１に共振する連結導体３１が低インピーダンスとなり、内導体１１と中導体１２とは略導通状態となって、第２、３の周波数ｆ２、ｆ３は中導体１２に伝送される。
【００３９】
そして、アンテナ素子４の第２の周波数ｆ２での動作は、第２の周波数ｆ２に共振する連結導体３２が、第２の周波数ｆ２に対しては高インピーダンスとなるため、中導体１２と外導体１３とは電気的に絶縁され、直線導体３及び短絡導体５から中導体１２までが励振される。
【００４０】
さらに、アンテナ素子４の第３の周波数ｆ３での動作は、第２の周波数ｆ２に共振する連結導体３２が、第２の周波数ｆ２よりも低い第３の周波数ｆ３では低インピーダンスとなり、中導体１２と外導体１３とは略導通状態となって、第３の周波数ｆ３は外導体１３に伝送され、直線導体３及び短絡導体５から外導体１３までが励振される。
【００４１】
上記のように、３つの周波数で動作するモノポール・アンテナ４０が実現できる。
【００４２】
次に、図２は連結導体の角度θと動作周波数との関係を示す特性図であり、ここでは一例として、中導体１２と外導体１３とを連結する連結導体３２の角度θと第２、３の周波数ｆ２，ｆ３との特性について説明する。
【００４３】
同図において、まず連結導体３２の角度θが３６０°、つまり中導体１２と外導体１３が１つの外導体の場合は、当然のことながら動作周波数は１つである。
【００４４】
次に、角度θを３６０°から小さくしていくと、角度θが１８０°を境にして動作周波数は２つになり、中導体１２は第２の周波数ｆ２で、外導体１３は第３の周波数ｆ３で動作する。
【００４５】
更に、角度θを１８０°から小さくして、例えば角度θ１（約４５°）とすると、所望の２つの動作周波数として第２の周波数ｆ２は１．９ＧＨｚ、第３の周波数ｆ３は０．９ＧＨｚを得ることができる。
【００４６】
なお、内導体１１と中導体１２とを連結する連結導体３１の角度θも適選選択することで、所望の２つ動作周波数として第１、２の周波数ｆ１，ｆ２を得ることができる。
【００４７】
このことは、連結導体の角度θを適選選択することで、連結導体により所望の共振周波数を得ることが可能であり、動作周波数が３つ以上に増えても対応できることを示している。
【００４８】
そして、従来必要としたコイルとコンデンサなどの並列回路により構成される共振回路は不要にできる。
【００４９】
更に、背景技術で説明したように、従来のモノポール・アンテナは、動作周波数の１／４波長で励振するように、ａ寸法（ｈ＋ｄ寸法）を動作周波数の１／４波長の長さになるように設定するものであったが、本発明のモノポール・アンテナ４０は、図３に示すように、連結導体を設けたことでａ寸法を動作周波数の１／４波長の長さ以下に設定できる。
【００５０】
図３において、例えば、第３の周波数ｆ３が９００ＭＨｚの場合、ａ寸法は図３の実線に示すように、直線導体３及び短絡導体５の高さｈをｈ／λ（λは波長）の０．１０である３３ｍｍとすると、外導体１３の直径ｄは３５ｍｍにできて、従来の第３の周波数ｆ３により決まる一定の値の１／４波長の約８３ｍｍより短い６８ｍｍにできる。
【００５１】
これは、中導体１２と外導体１３とを連結する連結導体３２が、第２、３の周波数ｆ２，ｆ３で励振などに寄与するため、その寄与分だけａ寸法を小さくできると考えられる。
【００５２】
なお、内導体１１と中導体１２とを連結する連結導体３１により決まるａ寸法（上記ｈと中導体１２の直径ｄとの和）も、第２の周波数ｆ２の１／４波長の長さ以下に設定できる。
【００５３】
このように本実施の形態によれば、平板状導体１０を、内・中・外導体１１，１２，１３とから形成して、各導体間を所定の連結導体３１，３２で連結することによって、３つの周波数で動作するモノポール・アンテナ４０を得ることができるものである。
【００５４】
また、接地導体１と平板状導体１０との間隔をｈ、外導体１３の直径をｄとしたときのａ寸法（ｈ＋ｄ）を、外導体１３の動作周波数の１／４波長の寸法以下にでき、例えば、外導体１３が動作する第３の周波数ｆ３が９００ＭＨｚの場合のａ寸法は、従来の約８３ｍｍから６８ｍｍへと、その容積を約８０％に小型化したモノポール・アンテナ４０を得ることができる。
【００５５】
さらに、平板状導体１０を、内・中・外導体１１，１２，１３及び連結導体３１，３２を一体に、かつ同一平面に構成することで、平板状導体１０への加工が簡略化されると共に、製造が容易にできる。
【００５６】
また、更に設けた短絡導体５により直線導体３との励振が同相にできるため、励振が強化され低背化を図ることができると共に、アンテナのインピーダンスが高くなり、励振帯域を広くすることができる。
【００５７】
なお、上記実施の形態では平板状導体１０の外形形状は、円盤状として説明したが、これに限るものではなく、例えば、図４に示すように四角形状などの多角形状としても同様の効果を得ることができる。
【００５８】
特に、平板状導体１０を四角形状とした場合、一定の幅寸法を有するフープ状の銅板や四角形状で一定寸法を有する配線基板などの定尺材を用いる場合、他の外形形状（円盤状など）に比べて材料の使用効率を高くできる。
【００５９】
また、接地導体１と平板状導体１０との間隔を空隙として説明したが、これに限るものではなく、例えば、図５に示すようにフェノールやエポキシの樹脂材の両面に銅箔を設けた配線基板６を用いて構成しても良い。
【００６０】
この場合、配線基板６の一面の銅箔を接地導体１、他面の銅箔を平板状導体１０に用いて、この銅箔をエッチングして内・中・外導体１１，１２，１３及び連結導体３１，３２を一体に、かつ同一平面に形成でき、各導体の精度向上ができてアンテナ特性の安定化を図ることができる。
【００６１】
更に、配線基板６の両面の銅箔間に貫通穴を設け、この貫通穴に導電材を充填するなどして直線導体３と短絡導体５を、それぞれ形成しても良い。
【００６２】
さらに、本発明のモノポール・アンテナ４０を車体の内外部に取付ける場合、例えば図６に示すように、接地導体となる車体の外装シャーシ１１１に凹部を形成し、この凹部にアンテナ素子４を配置することで、この凹部により形成される凸部が内装カバー１１２から車室内へ飛出すことのないモノポール・アンテナ４０を構成できる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明によるモノポール・アンテナは、複数の周波数で動作すると共に、上記ａ寸法を動作周波数の１／４波長より短くできる効果を有し、車載用などの移動体通信等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の一実施の形態によるモノポール・アンテナの概略斜視図
【図２】同特性図
【図３】同他の特性図
【図４】同実施の他の形態による平面図
【図５】同実施のさらに他の形態によるモノポール・アンテナの平面図
【図６】同車両への取付図
【図７】従来のモノポール・アンテナの概略斜視図
【符号の説明】
【００６５】
１  接地導体
２  給電部
３  直線導体
４  アンテナ素子
５  短絡導体
６  配線基板
１０  平板状導体
１１，１２，１３  導体
３１，３２  連結導体
【図１】
2005252659.tif 000003
【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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