(57)【要約】【課題】  ローバンドの信号波の帯域幅を犠牲にすることなく小型化が促進できると共に、特定の偏波方向の電波に対する利得が高く車載用アンテナとして好適なデュアルバンドアンテナを提供すること。【解決手段】  デュアルバンドアンテナ１０は、裏面に接地導体２０を設けた支持基板２１上に搭載された絶縁性基体１１と、一対の分割導体板１３，１４をスリットＳを存して並設してなり開口端１１ａを蓋閉する位置に装着されたローバンド用の第１の放射導体板１２と、上端部が分割導体板１３の外縁と連続している給電導体板１５および第１の短絡導体板１６と、上端部が分割導体板１４の外縁と連続している第２の短絡導体板１７と、下端部が給電導体板１５に接続されたハイバンド用の第２の放射導体板１８とを備えている。短絡導体板１７は給電導体板１５と電磁結合して分割導体板１４を無給電アンテナとして動作させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
接地導体を有する支持基板上に搭載された筒状の絶縁性基体と、一対の分割導体板をスリットを存して並設してなり前記絶縁性基体の開口端を蓋閉する位置に装着された第１の放射導体板と、前記絶縁性基体の内部空間に立設されて上端部が一方の前記分割導体板の前記スリット側の外縁と連続している給電導体板および第１の短絡導体板と、前記絶縁性基体の内部空間に立設されて上端部が他方の前記分割導体板の前記スリット側の外縁と連続している第２の短絡導体板と、下端部が前記給電導体板に接続されて前記絶縁性基体の内部空間に立設され高さ位置が前記第１の放射導体板よりも低い第２の放射導体板とを備え、
前記給電導体板の下端部を給電回路に接続し、かつ、前記第１および第２の短絡導体板の下端部を前記接地導体に接続して、前記第２の短絡導体板を前記給電導体板と電磁結合させた状態で前記第１の放射導体板を第１の周波数で共振させると共に、前記第１の周波数よりも高周波な第２の周波数で前記第２の放射導体板を共振させるように構成したことを特徴とするデュアルバンドアンテナ。
【請求項２】
請求項１の記載において、前記一対の分割導体板にそれぞれ略同形な窓部が開設されていることを特徴とするデュアルバンドアンテナ。
【請求項３】
請求項１または２の記載において、前記第２の放射導体板の上端部が前記接地導体に対して略平行に延びていることを特徴とするデュアルバンドアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２種類の周波数帯域（バンド）の信号波の送信や受信が可能で車載用通信機器等に用いて好適な小型のデュアルバンドアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
小型化に適したデュアルバンドアンテナとして、従来、放射導体板に切欠きを設けることによって高低２種類の周波数で共振可能とした逆Ｆ型アンテナが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図６はかかる従来例を示す説明図であり、同図に示す逆Ｆ型のデュアルバンドアンテナ１は、放射導体板２に長方形状の切欠き４を形成することによって、第１の周波数ｆ1に共振するＬ字形導体片２ａと、第１の周波数ｆ1よりも高周波な第２の周波数ｆ2に共振する矩形導体片２ｂとを備えている。放射導体板２の一辺端は短絡導体板３に連続しており、短絡導体板３は接地導体板５上に立設されて放射導体板２と該接地導体板５とを短絡している。放射導体板２は全面が接地導体板５と所定の間隔を存して対向しており、放射導体板２の所定位置に給電ピン６がはんだ付けされている。この給電ピン６は、接地導体板５とは非接触で図示せぬ給電回路に接続されている。
【０００４】
このように概略構成された従来のデュアルバンドアンテナ１は、Ｌ字形導体片２ａの延出方向に沿った長さ寸法が第１の周波数ｆ1に対応する共振長λ1の約４分の１に設定され、かつ、延出寸法が短い矩形導体片２ｂの長さ寸法が第２の周波数ｆ2に対応する共振長λ2（ただしλ2＜λ1）の約４分の１に設定されている。それゆえ、給電ピン６を介して放射導体板２に所定の高周波電力を供給することにより、各導体片２ａ，２ｂを互いに異なる周波数で共振させることができ、高低２種類の周波数帯域の信号波が送受信可能となる。
【０００５】
また、この種の逆Ｆ型のデュアルバンドアンテナにおいて、小型化を促進するために延出寸法が長いローバンド用の放射導体を蛇行するメアンダ形状に形成するという技術も広く採用されており、こうすることで該放射導体を流れる電流の経路がメアンダ形状に沿ったものとなって電気長が稼げるため、アンテナ全体の小型化が促進しやすくなる。
【特許文献１】特開平１０−９３３３２号公報（第２−３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、車載用のデュアルバンドアンテナにおいては、近年小型化の要求がますます高まっているが、一般的にアンテナ装置は小型化に伴って共振可能な帯域幅が狭くなるという特性を有し、特に共振長が長いローバンドのときにその傾向が顕著なため、上述した従来のデュアルバンドアンテナ１の小型化を促進した場合、ローバンド使用時に所望の帯域幅が確保できなくなる虞があった。ここで、帯域幅とは、リターンロス（反射減衰量）が例えば−１０ｄＢ以下となる周波数範囲であって、デュアルバンドアンテナはハイバンドとローバンドの信号波のそれぞれについて、使用周波数帯域よりも広い帯域幅を確保しておかねばならないため、このことが小型化の促進を妨げる要因となっていた。
【０００７】
また、デュアルバンドアンテナの小型化を推し進めるために、ローバンド用の放射導体をメアンダ形状に形成した場合には、該放射導体の電流経路中に至近距離で逆向きに流れる電流が発生し、これら逆向き電流に起因する電界は相殺されやすいため放射効率の低下を余儀なくされる。そして、一般的にアンテナ装置は放射効率が低下するほど小型化に伴う狭帯域化が顕著となるため、結局、放射導体をメアンダ形状にしてデュアルバンドアンテナの小型化を推し進めると、所望の帯域幅を確保することは一層困難となる。
【０００８】
さらにまた、従来のデュアルバンドアンテナ１では、偏波方向が放射導体板２に対して直交する電波（例えば垂直偏波）だけでなく、偏波方向が放射導体板２に対して平行な電波（例えば水平偏波）も放射されるため、偏波純度が低く、その分、特定の偏波方向の電波の利得が低減して高利得化が図りにくいという問題もあった。
【０００９】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、ローバンドの信号波の帯域幅を犠牲にすることなく小型化が促進できると共に、特定の偏波方向の電波に対する利得が高く車載用アンテナとして好適なデュアルバンドアンテナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した目的を達成するため、本発明のデュアルバンドアンテナでは、接地導体を有する支持基板上に搭載された筒状の絶縁性基体と、一対の分割導体板をスリットを存して並設してなり前記絶縁性基体の開口端を蓋閉する位置に装着された第１の放射導体板と、前記絶縁性基体の内部空間に立設されて上端部が一方の前記分割導体板の前記スリット側の外縁と連続している給電導体板および第１の短絡導体板と、前記絶縁性基体の内部空間に立設されて上端部が他方の前記分割導体板の前記スリット側の外縁と連続している第２の短絡導体板と、下端部が前記給電導体板に接続されて前記絶縁性基体の内部空間に立設され高さ位置が前記第１の放射導体板よりも低い第２の放射導体板とを備え、前記給電導体板の下端部を給電回路に接続し、かつ、前記第１および第２の短絡導体板の下端部を前記接地導体に接続して、前記第２の短絡導体板を前記給電導体板と電磁結合させた状態で前記第１の放射導体板を第１の周波数で共振させると共に、前記第１の周波数よりも高周波な第２の周波数で前記第２の放射導体板を共振させるように構成した。
【００１１】
このように構成されたデュアルバンドアンテナは、給電導体板の上端部に連続している一方の分割導体板を励振すると、給電導体板と電磁結合する第２の短絡導体板を介して他方の分割導体板が励振されるため、この他方の分割導体板を無給電アンテナの放射素子として動作させることができ、異なる二つの共振点が設定可能となる。そして、これら二つの共振点の共振周波数の差は、給電導体板と第２の短絡導体板との電磁結合の度合いを適宜調整することによって増減できるため、ローバンド用の第１の放射導体板全体の大きさを縮小してデュアルバンドアンテナの小型化を促進しても、リターンロスが所定値以下となる周波数範囲を広げて所望の帯域幅を確保することが容易となる。また、励振時の一対の分割導体板には、互いに逆向きに流れる同等の大きさの電流が生起されて一方の電界と他方の電界とがキャンセルされるため、偏波方向が第１の放射導体板に対して平行な電波はほとんど放射されなくなり、その分、偏波方向が第１の放射導体板に対して直交する電波が強く放射されることになって偏波純度が高まり、それゆえ特定の偏波方向の電波（例えば垂直偏波）に対する利得を大幅に向上させることができる。なお、ハイバンド用の第２の放射導体板は励振時に１／４波長のモノポールアンテナとして動作するため、その垂直偏波の利得は高く、高さ寸法も低く抑えることができる。
【００１２】
かかる構成のデュアルバンドアンテナは、前記一対の分割導体板にそれぞれ略同形な窓部が開設されていることが好ましく、これにより、一対の分割導体板に供給される電流がそれぞれの窓部の周縁に沿って流れるようになるため、各分割導体板を小型化しても所望の共振電気長が確保しやすくなる。それゆえ、各分割導体板をメアンダ形状に形成する必要がなくなって放射効率が高まり、小型化に伴う狭帯域化を抑制する効果が一層高まる。
【００１３】
また、かかる構成のデュアルバンドアンテナは、前記第２の放射導体板の上端部が前記接地導体に対して略平行に延びていることが好ましく、これにより、モノポールアンテナとして動作する第２の放射導体板がトップローディングの状態になるため、その高さ寸法を大幅に低減することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のデュアルバンドアンテナは、一方の分割導体板を励振すると他方の分割導体板が無給電アンテナの放射素子として動作するため、ローバンド用の第１の放射導体板全体の大きさを縮小して小型化を促進しても所望の帯域幅を確保することが容易となる。また、励振時の一対の分割導体板には互いに逆向きに流れる同等の大きさの電流が生起されるため、偏波方向が第１の放射導体板に対して平行な電波はほとんど放射されなくなって偏波純度が高まり、特定の偏波方向の電波に対する利得を大幅に向上させることができる。
【００１５】
また、かかるデュアルバンドアンテナにおいて、一対の分割導体板にそれぞれ略同形な窓部が開設されている場合には、各分割導体板を小型化しても必要な共振電気長が確保しやすくなるため、各分割導体板をメアンダ形状に形成する必要がなくなって放射効率が高まり、小型化に伴う狭帯域化を抑制する効果が一層高まる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、発明の実施の形態を図面を参照して説明すると、図１は本発明の実施形態例に係るデュアルバンドアンテナの斜視図、図２は絶縁性基体を図示省略して該アンテナの各導体板を示す説明図、図３は該アンテナの平面図、図４は該アンテナのスリットに沿う縦断面図、図５は該アンテナの周波数に応じたリターンロスを示す特性図である。
【００１７】
これらの図に示すデュアルバンドアンテナ１０は、車載用アンテナとして使用されるものであって、ローバンド（例えば８００ＭＨｚのＡＭＰＳ帯）とハイバンド（例えば１．９ＧＨｚのＰＣＳ帯）の信号波の送受信が選択的に行える小型のアンテナ装置である。このデュアルバンドアンテナ１０は、裏面全面に接地導体２０を設けた支持基板２１と、この支持基板２１上に載置固定された角筒状の絶縁性基体１１と、一対の分割導体板１３，１４をスリットＳを存して並設してなり絶縁性基体１１の開口端１１ａを蓋閉する位置に装着された第１の放射導体板１２と、絶縁性基体１１の内部空間に立設されて上端部が分割導体板１３のスリットＳ側の外縁と連続している給電導体板１５および第１の短絡導体板１６と、絶縁性基体１１の内部空間に立設されて上端部が分割導体板１４のスリットＳ側の外縁と連続している第２の短絡導体板１７と、下端部が給電導体板１５に接続されて絶縁性基体１１の内部空間に立設され高さ位置が第１の放射導体板１２よりも低い第２の放射導体板１８とによって概略構成されている。
【００１８】
ここで、絶縁性基体１１は合成樹脂等の誘電材料からなる成形品で、この絶縁性基体１１の四隅は支持基板２１の裏面からねじ止め固定されている。また、第１および第２の放射導体板１２，１８と給電導体板１５と第１および第２の短絡導体板１６，１７はいずれも銅板等の導電性金属板からなり、分割導体板１３と給電導体板１５と第１の短絡導体板１６と第２の放射導体板１８とが一体形成されていると共に、分割導体板１４と第２の短絡導体板１７とが一体形成されている。つまり、分割導体板１３の外縁から下向きに給電導体板１５と第１の短絡導体板１６とが延設されて、給電導体板１５の下端から橋絡部１９を経て第２の放射導体板１８が上向きに延設されており、さらに第２の放射導体板１８の上端部１８ａが接地導体２０と略平行に延設されている。また、分割導体板１４の外縁から下向きに第２の短絡導体板１７が延設されている。
【００１９】
第１の放射導体板１２を構成している一対の分割導体板１３，１４にはそれぞれ窓部１３ａ，１４ａが開設されていると共に、絶縁性基体１１の開口端１１ａの周縁に沿って延びる折曲片１３ｂ，１４ｂが突設されており、これらの折曲片１３ｂ，１４ｂは絶縁性基体１１の側壁に外嵌されている。給電導体板１５は分割導体板１３のスリットＳ側の外縁の略中央から延設されており、この給電導体板１５の近傍から略平行に第１の短絡導体板１６が延設されている。給電導体板１５の下端と第２の放射導体板１８の下端とを連結している橋絡部１９は、支持基板２１上で給電ランドに半田付けされており、この給電ランドはコプラナ線路２２を経由して図示せぬ給電回路に接続されている。また、第１および第２の短絡導体板１６，１７の下端は、支持基板２１に設けられたスルーホールを介して接地導体２０に接続されている。この第２の短絡導体板１７はスリットＳを介して給電導体板１５と斜めに対向するように配置させてあるので、給電導体板１５が給電されると、第２の短絡導体板１７には電磁結合によって誘導電流が流れる。
【００２０】
このように構成されたデュアルバンドアンテナ１０は、橋絡部１９に周波数の異なる高低２種類の高周波電力を選択的に供給することによって、第１の放射導体板１２と第２の放射導体板１８を選択的に励振することができ、第１の放射導体板１２の励振時には分割導体板１４が無給電アンテナの放射素子として動作する。すなわち、ローバンド用の第１の周波数ｆ1の高周波電力を給電導体板１５に供給することによって、分割導体板１３を逆Ｆ型アンテナの放射素子と同様に共振させることができると共に、給電導体板１５との電磁結合により第２の短絡導体板１７に誘導電流が流れるため分割導体板１４も共振させることができる。また、ハイバンド用の第２の周波数ｆ2（ただしｆ2＞ｆ1）の高周波電力を第２の放射導体板１８に供給することによって、この第２の放射導体板１８をモノポールアンテナとして共振させることができる。
【００２１】
したがって、このデュアルバンドアンテナ１０の周波数に応じたリターンロス（反射減衰量）は図５に実線で示すような曲線となり、ローバンドにおいて異なる二つの共振点Ａ，Ｂが発生している。ここで、共振点Ａ，Ｂに対応する共振周波数は、給電導体板１５と第２の短絡導体板１７との相対位置、つまり両導体板１５，１７の電磁結合の度合いに応じて決定される。それゆえ、両導体板１５，１７の相対位置を適宜選択して、共振点Ａに対応する共振周波数ｆ(A）から共振点Ｂに対応する共振周波数ｆ(B）までの間の任意の周波数でリターンロスが−１０ｄＢ以下となり、かつ、共振周波数ｆ(A）と共振周波数ｆ(B）との周波数の差が極力大きくなるように設計しておけば、ローバンド使用時に帯域幅を大幅に広げることができ、小型化に伴う狭帯域化を抑制する効果が高まる。
【００２２】
例えば、給電導体板１５と第２の短絡導体板１７を極力近接させて電磁結合を著しく強くした場合、共振周波数ｆ(A）と共振周波数ｆ(B）はほぼ同等の値になるため帯域幅は狭くなるが、両導体板１５，１７を遠ざけて電磁結合を弱めていけば、共振周波数ｆ(A）と共振周波数ｆ(B）との周波数差は次第に増大していき、それに伴い帯域幅も広くなっていく。しかし、両導体板１５，１７の電磁結合が弱くなりすぎると、共振周波数ｆ(A）と共振周波数ｆ(B）間の所定の周波数の信号波に対してリターンロスが−１０ｄＢを上回ってしまうため、広帯域化とはならない。結局、給電導体板１５と第２の短絡導体板１８の電磁結合の度合いを適宜調整して、図５に示すような共振点Ａ，Ｂを設定した場合に、リターンロスが−１０ｄＢ以下の周波数範囲が最大となって広帯域化に最も有利であることがわかる。なお、図５に破線で示す曲線は、ローバンドにおいて共振点が一つしかない場合のリターンロスを示す比較例であり、本実施形態例に比べてローバンド使用時の帯域幅がかなり狭くなっている。また、帯域幅は共振周波数が高くなるほど広くなるので、ハイバンドにおいては図５に示すように十分な帯域幅が得られている。
【００２３】
また、このデュアルバンドアンテナ１０においては、第１の放射導体板１２を構成する一対の分割導体板１３，１４に窓部１３ａ，１４ａが開設されているので、ローバンド使用時に各分割導体板１３，１４に供給される電流がそれぞれの窓部１３ａ，１４ａの周縁に沿って流れるようになり、それゆえ各分割導体板１３，１４を大きくしなくても所望の共振電気長が確保しやすくなっている。したがって、共振電気長を確保するために各分割導体板１３，１４をメアンダ形状に形成する必要がなくなって放射効率が高まり、小型化に伴う狭帯域化を抑制する効果が一層高まっている。
【００２４】
また、このデュアルバンドアンテナ１０では、ローバンド使用時に、第１の放射導体板１２を構成する一対の分割導体板１３，１４に互いに逆向きに流れる同等の大きさの電流が生起され、一方の電界と他方の電界とがキャンセルされるため、偏波方向が第１の放射導体板１２に対して平行な電波はほとんど放射されなくなり、その分、偏波方向が第１の放射導体板１２に対して直交する電波（垂直偏波）が強く放射されることになって、偏波純度が高まる。それゆえ、ローバンド使用時に、車載用の通信機器に要求される垂直偏波の利得を大幅に向上させることができる。なお、ハイバンド用の第２の放射導体板１８は励振時にモノポールアンテナとして動作するため、垂直偏波の利得は高い。
【００２５】
また、このデュアルバンドアンテナ１０においては、第２の放射導体板１８の上端部１８ａが接地導体２０に対して略平行に延設されており、モノポールアンテナとして動作する第２の放射導体板１８がトップローディングの状態になっているため、高さ寸法を大幅に低減できてアンテナ全体の低背化が促進しやすくなっている。
【００２６】
このように本実施形態例に係るデュアルバンドアンテナ１０は、ローバンド使用時に広帯域化に最も有利な二つの共振点Ａ，Ｂを設定することができるため、アンテナ全体の小型化を促進してもローバンド使用時の帯域幅が不所望に狭くなる虞が少ない。また、周知のようにハイバンド使用時には小型化を促進しても帯域幅が不所望に狭くなる虞は少ない。それゆえ、このデュアルバンドアンテナ１０は、ハイバンドとローバンドのそれぞれについて使用周波数帯域よりも広い帯域幅が容易に確保できるようになり、帯域幅を犠牲にすることなくアンテナ全体の小型化を促進することができる。また、このデュアルバンドアンテナ１０は、ローバンド使用時に一対の分割導体板１３，１４に供給される電流がそれぞれの窓部１３ａ，１４ａの周縁に沿って流れるため、各分割導体板１３，１４をメアンダ形状に形成しなくても所望の共振電気長が確保しやすく、それゆえ小型化に伴う狭帯域化を抑制する効果が一層高まっている。さらにまた、このデュアルバンドアンテナ１０のローバンド使用時には、一対の分割導体板１３，１４を逆向きに流れる電流に起因する電界のキャンセルによって、偏波方向が第１の放射導体板１２に対して直交する電波が強く放射されるため、車載用の通信機器に要求される垂直偏波の利得を大幅に向上させることができる。しかも、このデュアルバンドアンテナ１０のハイバンド用の第２の放射導体板１８は、上端部１８ａによってトップローディングの状態になっているため、高さ寸法が大幅に低減できてアンテナ全体の低背化が促進しやすい。
【００２７】
なお、ローバンド使用時に広帯域化に最も有利な二つの共振点Ａ，Ｂを設定しておけば、第１の放射導体板１２を構成する一対の分割導体板１３，１４に窓部１３ａ，１４ａが開設されていない場合でも、帯域幅を犠牲にすることなくアンテナ全体の小型化を促進する効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態例に係るデュアルバンドアンテナの斜視図である。
【図２】該アンテナの各導体板を示す説明図である。
【図３】該アンテナの平面図である。
【図４】該アンテナのスリットに沿う縦断面図である。
【図５】該アンテナの周波数に応じたリターンロスを示す特性図である。
【図６】従来例に係る逆Ｆ型のデュアルバンドアンテナを示す説明図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０  デュアルバンドアンテナ
１１  絶縁性基体
１１ａ  開口端
１２  第１の放射導体板
１３，１４  分割導体板
１３ａ，１４ａ  窓部
１５  給電導体板
１６  第１の短絡導体板
１７  第２の短絡導体板
１８  第２の放射導体板
２０  接地導体
２１  支持基板
Ｓ  スリット
【図１】
2005101744.tif 000003
【図２】
2005101744.tif 000004
【図３】
2005101744.tif 000005
【図４】
2005101744.tif 000006
【図５】
2005101744.tif 000007
【図６】
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