(57)【要約】【課題】本発明は、アンテナ装置に関するものであり、インピーダンスの整合が容易で安価なアンテナ装置を提供することを目的とする。【解決手段】接地電極１１に所定の間隔で対向させて環状のリング電極１３を配置すると共に、リング電極１３の内側で給電ピン１４との間に、インピーダンス変換部１５Ａと、伝送線路部１５Ｂとの直列接続体で接続部１５を構成することによって、この接続部１５でインピーダンスの整合を図ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状の接地電極と、この接地電極に所定の間隔を持って対向した環状のリング電極と、前記接地電極を貫通した給電ピンと、この給電ピンと前記リング電極とを電気的に接続する接続部からなり、
この接続部を、一端が前記給電ピンに接続され前記給電ピンをスパイラル状に周回するインピーダンス変換部と、このインピーダンス変換部に直列接続され他端が前記リング電極に接続された伝送線路部とで形成したアンテナ装置。
【請求項２】
リング電極の周長を、このリング電極が送受信する周波数の波長を円周率で除した寸法とした請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項３】
接続部をリング電極と一体に形成すると共に、前記リング電極と同一面上に配置した請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項４】
接続部に複数の伝送線路部を設け、それぞれの一端をインピーダンス変換部に、他端を互いに略９０°の角度を有してリング電極に接続すると共に、互いの電気長の差を、前記リング電極が送受信する周波数の１／４波長とした請求項１記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載用などの移動体無線装置に用いられるアンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車など移動体において、ＥＴＣ（自動料金収受システム）などの移動体無線装置が普及し始めており、これら無線装置に用いられるアンテナ装置としては、高価な誘電体基板を用いないリングアンテナ装置などが提案されている。
【０００３】
このような従来のアンテナ装置について、図４〜図６を用いて説明する。
【０００４】
図４は従来のアンテナ装置の斜視図、図５は同回路図であり、同図において、４０は配線基板で、表面に銅箔からなる接地電極４１と、裏面に配線パターン４５が形成されている。
【０００５】
そして、接地電極４１に所定の間隔を持つように、複数の支持部材４２により支持された環状のリング電極４３が対向して配置されている。
【０００６】
また、リング電極４３には、配線基板４０と接地電極４１をそれぞれ貫通した給電ピン４４が符号ａの位置で電気的に接続されている。
【０００７】
さらに、６０は整合回路であり、信号源５０からの高周波信号をロスすることなく給電ピン４４を介してリング電極４３に伝える機能（以後、インピーダンスの整合と記載する）を有するものであり、一般の電子部品であるコイルＬとコンデンサＣとを各種組合わせて構成され、配線基板４０の配線パターン４５に接続されている。
【０００８】
図５は信号源５０とリング電極４３間にコイルＬを直列接続し、このコイルＬとリング電極４３の接続点からコンデンサＣを接地電極４１に並列接続して整合回路６０が構成された例である。
【０００９】
以上の構成において、アンテナ装置の送信は、信号源５０からの高周波信号が、同軸線５１の中心導体５２と外部導体５３により伝送されてアンテナ装置の整合回路６０に入力され、整合回路６０でインピーダンスの整合が図られてリング電極４３に伝送されるもので、受信の場合は、上記送信とは逆の動作が行われる。
【００１０】
つまり、図６のインピーダンスの整合特性を示すスミスチャート図上で、例えば整合回路６０の無い時のアンテナ装置のインピーダンス（以後、初期値インピーダンスと記載する）が、スミスチャート図の中心横線上で中心点（５０Ω）より右側のａ１に位置していた場合、整合回路６０を挿入すると、整合回路６０のコイルＬとコンデンサＣの働きによって、インピーダンスはスミスチャート図の定コンダクタンス円と呼ばれる線上を時計方向に回転移動してａ２に位置を変え、更にこのａ２の位置から定抵抗円と呼ばれる線上を時計方向に回転移動してスミスチャート図の中心点（ａ３＝５０Ω）にその位置を移動して、インピーダンスの整合が図られるものであった。
【００１１】
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、２が知られている。
【特許文献１】特公平４−６７３６３号公報
【特許文献２】特開平４−８８７０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記従来のアンテナ装置においては、インピーダンスの整合を図る整合回路６０を、一般の電子部品のコンデンサ、コイルで構成しているため、これら既製のステップ値を持つ電子部品を用いて良好な一方の整合を図るには、複数のコンデンサ、コイルを各種組合わせる必要があり、構成部品が多くなるという課題があった。
【００１３】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、電子部品のコンデンサ、コイルを不要とし、容易にインピーダンス整合の微調整を図ることができるアンテナ装置を安価に提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
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。
【００１５】
本発明の請求項１に記載の発明は、高周波信号を給電する給電ピンとリング電極間を電気的に接続する接続部を、インピーダンス変換部と伝送線路部との直列接続体で形成して、この接続部でインピーダンスの整合を図るようにしてアンテナ装置を構成したものであり、接続部でのインピーダンスを自由に設定できるため、構成部品数が少なくインピーダンス整合の微調整を図ることができるという作用を有する。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、リング電極の周長を、このリング電極が送受信する周波数の波長を円周率で除した寸法としたものであり、初期値インピーダンスをほぼ抵抗成分のみにできるため、インピーダンスの整合をさらに容易に図ることができるという作用を有する。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、請求項１記載の発明において、接続部はリング電極と一体に形成すると共に、前記リング電極と同一面上に配置したものであり、接続部とリング電極とを同時に製造できて安価なものとすることができるという作用を有する。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、請求項１記載の発明において、接続部に複数の伝送線路部を設け、この複数の伝送線路部を互いに略９０°の角度を有してリング電極に接続すると共に、互いの電気長の差を、前記リング電極が送受信する周波数の１／４波長としたものであり、送受信する周波数が螺旋状に伝送する偏波（以後、円偏波と記載する）を有する電波にもインピーダンス整合を図り対応できるという作用を有する。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように本発明によれば、インピーダンスの整合が容易に図れ安価なアンテナ装置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】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図３および図６を用いて説明する。
【００２１】
（実施の形態１）
実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１〜３記載の発明について説明する。
【００２２】
図１は本発明の第１の実施の形態によるアンテナ装置の斜視図、図２は同回路図であり、同図において、１１は平板状の金属板からなる接地電極で、この接地電極１１に所定の間隔を持つように絶縁材からなる複数の支持部材１２により支持されて、環状のリング電極１３が対向し配置されている。
【００２３】
そして、リング電極１３は、良導電体のリン青銅などの銅合金材を用い、リング電極１３のリング幅の内周半径と外周半径の平均である平均半径での周長が、このリング電極１３が送受信する周波数の波長λを円周率πで除したλ／πの寸法となっている。
【００２４】
また、給電ピン１４は接地電極１１を貫通し絶縁体１０に支持されると共に、一端が信号源２０からの同軸線２１と直接接続され、他端は接続部１５の符号ａの位置に電気的に接続されている。
【００２５】
さらに、接続部１５はリング電極１３と一体に形成されると共に、リング電極１３と同一面上に配置され、端部が給電ピン１４側の上記符号ａの位置に接続され給電ピン１４をスパイラル状に周回するインピーダンス変換部１５Ａと、一端がこのインピーダンス変換部１５Ａの終端に接続され、他端がリング電極１３内周の符号ｂの位置に接続された直線状の伝送線路部１５Ｂから形成されている。
【００２６】
そして、接続部１５は信号源２０からの高周波信号をロスなく給電ピン１４を介してリング電極１３に伝えるインピーダンスの整合を図る整合回路の機能を有するものであり、インピーダンス変換部１５ＡのコイルＬと、伝送線路部１５Ｂの特性インピーダンスとの直列接続体が信号源２０とリング電極１３間に直列接続されて、この間のインピーダンスの整合を図る整合回路としての接続部１５が構成されている。
【００２７】
ここで、伝送線路部１５Ｂは高周波を伝送する伝送線路で、その入出力端子間および接地電極との間に分布定数を形成し固有の特性インピーダンスを有する伝送部品であり、その特性インピーダンスの値は、例えば、図１の伝送線路部１５Ｂの導体幅ｗや伝送線路部１５Ｂと接地電極１１との高さｈなどで一元的に決まる特定の値を持つと共に、その長さｌに応じてそこに流れる高周波信号に特定の遅延効果を及ぼすものであり、この遅延効果などにより、アンテナ装置のインピーダンスはスミスチャート上で初期値インピーダンスから時計方向に回転移動する。
【００２８】
以上の構成において、アンテナ装置の送信は、信号源２０からの高周波信号は、同軸線２１の中心導体２２と外部導体２３により伝送されてアンテナ装置の給電ピン１４を介して接続部１５に入力され、接続部１５でインピーダンスの整合が図られてリング電極１３に伝送され、受信の場合は、上記送信とは逆の動作をするものである。
【００２９】
つまり、図６のスミスチャート図上で、整合回路としての接続部１５の無い時のアンテナ装置の初期値インピーダンスが、例えばスミスチャート図の中心横線上で中心点（５０Ω）より右側に位置（ａ１）していた場合、接続部１５を挿入すると、アンテナ装置のインピーダンスは上記初期値インピーダンスの位置（ａ１）から整合回路１５のコイルＬと特性インピーダンスの働きによって、スミスチャート図上を時計方向に回転移動し、スミスチャート図の中心点にその位置を移動して、インピーダンスの整合が図られるものである。
【００３０】
例えば、伝送線路部１５Ｂの長さｌを７ｍｍとし、導体幅ｗを０．２ｍｍ、高さｈを３ｍｍとすると、伝送線路部１５Ｂの特性インピーダンスの値は約２４０Ωであり、その値が５０Ωより大きいため、アンテナ装置のインピーダンスは、スミスチャート図上の中心点と初期値インピーダンス（ａ１）とを結ぶ等半径円の軌跡より内側へ、上記特性インピーダンスの影響を受けて軌道修正しながら時計方向に回転移動した位置（ａ４）に変わり、さらに整合回路１５のコイルＬの働きで上記位置（ａ４）から更に時計方向に回転移動し、スミスチャート図上の中心点（ａ３＝５０Ω）の位置に移動することでインピーダンスの整合が図れるものである。
【００３１】
このように本実施の形態によれば、給電ピン１４とリング電極１３間を電気的に接続する接続部１５だけでインピーダンスの整合を図る整合回路を形成することによって、最適な整合定数を決定でき良好なインピーダンスの整合が図れると共に、コンデンサなどの電子部品が不要となり、安価なアンテナ装置を得ることができるものである。
【００３２】
なお、伝送線路部１５Ｂの導体長さｌ、導体幅ｗ、高さｈなどを適切に選択して、その特性インピーダンスを所望の値にすることにより、インピーダンス変換部１５ＡのコイルＬの定数を小さくでき、これによりインピーダンス変換部１５Ａの周回数を少なくすることができて、インピーダンス変換部１５Ａの自重を軽くし新たに保持部材などを追加することを不要にすることもできる。
【００３３】
また、リング電極１３の周長を波長λを円周率πで除したλ／πの寸法とすることによって、初期値インピーダンスをほぼ抵抗成分のみにできてインピーダンスの整合をさらに容易に図れるアンテナ装置を得ることができるものである。
【００３４】
ここで、リング電極１３の周長をλ／πの寸法より小さくした場合、その初期値インピーダンスは抵抗成分のみではなくなり、スミスチャート図上の中心横線上をはずれ、スミスチャート図上の右上の位置になるが、この位置からインピーダンスの整合を図ろうとすると接続部１５のＬ成分の値を大きくする必要が有り、その為にインピーダンス変換部１５Ａの周回数を多くしたり、伝送線路部１５Ｂの長さｌを長くすることが必要となり、整合回路としての接続部１５をリング電極１３の内側に形成することが困難となる。
【００３５】
さらに、接続部１５をリング電極１３と一体に形成すると共に、リング電極１３と同一面上に配置することによって、接続部とリング電極を同時に製造できて安価にアンテナ装置を構成することができる。
【００３６】
なお、整合回路としての接続部１５をインピーダンス変換部１５Ａと伝送線路部１５Ｂとから構成するものとして説明したが、上記説明から明らかなように、初期値インピーダンスの値によっては、接続部１５をインピーダンス変換部１５Ａと伝送線路部１５Ｂとのいずれか一方のみで構成して、インピーダンスの整合を図ることも可能である。
【００３７】
また、インピーダンス変換部１５Ａは給電ピン１４をスパイラル状に周回するものとして説明したが、この周回とは必ずしも一回りすることを意味するものではなく、一回り以下、及び一回り以上であっても良く、インピーダンスの整合を図れる周回形状または周回数であれば良い。
【００３８】
（実施の形態２）
実施の形態２を用いて、本発明の特に請求項４記載の発明について説明する。
【００３９】
なお、実施の形態１の構成と同一構成の部分には同一符号を付して、詳細な説明を省略する。
【００４０】
図３は本発明の第２の実施の形態によるアンテナ装置の要部平面図であり、同図において、接続部１５の伝送線路部１５Ｂを、複数の第１の伝送線路部１５Ｂ１と第２の伝送線路部１５Ｂ２の２つで形成している。
【００４１】
そして、これら２つの第１、第２の伝送線路部１５Ｂ１、１５Ｂ２は、一端がそれぞれインピーダンス変換部１５Ａの終端部ａに接続され、他端が互いに略９０°の角度を有してリング電極１３のｂ、ｃに接続されている。
【００４２】
更に、これら２つの第１、第２の伝送線路部１５Ｂ１、１５Ｂ２の電気長は、一方が他方に比べリング電極１３が送受信する周波数の１／４波長の寸法差を有するように、例えば、第２の伝送線路部１５Ｂ２はメアンダ状に形成することでその電気長は、第１の伝送線路部１５Ｂ１の電気長に比べ１／４波長長くしている。
【００４３】
以上の構成において、電波の伝送形態には、１つの電波が直線状に伝送する直線波と、２つの同じ電波が互いに直交する状態で螺旋状に旋回して伝送する円偏波があり、例えば、直線波は地上波テレビなどに用いられ、円偏波はＥＴＣなどに用いられている。
【００４４】
ここで、一般的に円偏波は直線波に比べ、ビルの谷間など障害物の有るところでの近距離伝送に優れており、この円偏波には、伝送方向に対し右旋回して伝送する右円偏波と左旋回して伝送する左円偏波がある。
【００４５】
本実施の形態のアンテナは、円偏波に対応するものであり、図３において、送受信する電波の伝送方向が矢印Ｓで、第２の伝送線路部１５Ｂ２の電気長の方が１／４波長長いこの例では、右円偏波を有する電波に対応できるものである。
【００４６】
ここで、伝送線路部１５Ｂの第１の伝送線路部１５Ｂ１は、２つの電波が互いに直交する円偏波の水平成分の電波のインピーダンスの整合を、第２の伝送線路部１５Ｂ２は、垂直成分の電波のインピーダンスの整合を図るものである。
【００４７】
なお、以上とは逆に、第１の伝送線路部１５Ｂ１側の電気長を１／４波長長くした場合は、左円偏波を有する電波に対応できる。
【００４８】
このように本実施の形態によれば、接続部１５の伝送線路部１５Ｂを、第１の伝送線路部１５Ｂ１と第２の伝送線路部１５Ｂ２の２つで形成することによって、送受信する周波数の電波が、円偏波を有する電波の場合にもインピーダンス整合を図り対応できるものである。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明によるアンテナ装置は、インピーダンスの整合を容易に図ることができると共に、安価なものとすることができるという有利な効果を有し、車載用などの移動体無線装置等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるアンテナ装置の斜視図
【図２】同回路図
【図３】本発明の第２の実施の形態によるアンテナ装置の要部平面図
【図４】従来の形態によるアンテナ装置の斜視図
【図５】同回路図
【図６】従来及び実施の形態のインピーダンスの整合特性を示すスミスチャート
【符号の説明】
【００５１】
１１  接地電極
１２  支持部材
１３  リング電極
１４  給電ピン
１５  接続部
１５Ａ  インピーダンス変換部
１５Ｂ  伝送線路部
【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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