(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
台形の接地側素子と、
この台形の接地側素子の上底と対向させるように上底を配置し、該上底からの距離に応じ、所定の間隙のスリットを介在して複数ｎのアンテナ素子に分割し、ｎ波の周波数帯で送受信する台形のホット側素子と、
上記接地側素子及びホット側素子の対向した両上底辺位置に給電する給電手段と
を具備したことを特徴とするマルチバンドアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、見かけ上は１つのアンテナで複数の周波数帯での送受信を行なうマルチバンドアンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近い将来、わが国でもテレマティックスシステムと称される緊急通報システムが実用化されようとしている。このシステムは、自動車等の移動体で事故等の緊急事態が発生した場合にこれを検知し、自車位置をＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ：全地球測位システム）衛星からの電波を受信して自動的に算出し、算出した自車位置の情報と共に携帯電話機で自動的に通報を行なうようにしたものである。
【０００３】
このテレマティックスシステムでは、機器の自動車への設置を容易にするために、例えば約１．６［ＧＨｚ］帯のＧＰＳ電波を受信するアンテナと、８８０［ＭＨｚ］帯の携帯電話用の電波を送受信するアンテナとを一体に構成したマルチバンドアンテナが必要とされている。
【０００４】
図４は、一般的な手法として、２本の円柱状のアンテナ素子１１，１２をコイル１３で直列接続してモノポールアンテナ構造としたマルチバンドアンテナの装架構成を例示するものである。
【０００５】
同図で、コイル１３を介在した第１のアンテナ素子１１及び第２のアンテナ素子１２の有効アンテナ長Ｌ１が、第１の周波数帯ｆ１における４分の１波長「λ１／４」に該当し、且つ第２のアンテナ素子１２のみの有効アンテナ長Ｌ２が、第２の周波数帯ｆ２（ｆ１＜ｆ２）における４分の１波長「λ２／４」に該当するものとして設定されている。
【０００６】
ここで、携帯電話用に使用される第１の周波数帯ｆ１の中心周波数が８８０［ＭＨｚ］であれば、アンテナ素子１１，１２を合せた全体のアンテナ長Ｌ１は８５［ｍｍ］程度となる。
【０００７】
また、ＧＰＳ受信用に使用される第２の周波数帯ｆ２の中心周波数が約１．５７５４２［ＧＨｚ］であれば、第２のアンテナ素子１２のみのアンテナ長Ｌ２は４７［ｍｍ］程度となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
図５は、上述したアンテナ長の設定でＶＳＷＲ（電圧定在波比）を測定した結果を例示するものである。図５（Ａ）はコイル１３を介在した第１のアンテナ素子１１と第２のアンテナ素子１２による携帯電話用の周波数帯を含んだ７９０［ＭＨｚ］〜１０９０［ＭＨｚ］の範囲を、図５（Ｂ）は第２のアンテナ素子１２のみによるＧＰＳ用の周波数帯を含んだ１．５［ＧＨｚ］〜２．１［ＧＨｚ］の範囲を示す。
【０００９】
図５（Ａ）に示した携帯電話用の周波数帯を含む範囲では、全ての範囲でＶＳＷＲが３．５以上となっており、全く実用には適さないことが理解できる。
【００１０】
一方、図５（Ｂ）に示したＧＰＳ受信用の周波数帯を含む範囲でも、ＶＳＷＲが２．０以下となる、実用に適すると考えられる範囲が、およそ１．７３［ＧＨｚ］〜１．９７［ＧＨｚ］の０．２４［ＧＨｚ］の幅のみであり、非常に狭い特性となっている。
【００１１】
このように、２つの円柱状のアンテナ素子１１，１２をコイル１３で接続して構成したマルチバンドアンテナでは、有効なＶＳＷＲが得られる周波数帯域が非常に狭くなるばかりでなく、対象となる周波数帯で良好な特性が得られるように周波数帯を合わせる設定が大変に難しい、という不具合があった。
【００１２】
本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、広帯域にわたってアンテナ効率が高く、且つその対象とする周波数帯域の設定を容易に行なうことが可能なマルチバンドアンテナ装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、台形の接地側素子と、この台形の接地側素子の上底と対向させるように上底を配置し、該上底からの距離に応じ、所定の間隙のスリットを介在して複数ｎのアンテナ素子に分割し、ｎ波の周波数帯で送受信する台形のホット側素子と、上記接地側素子及びホット側素子の対向した両上底辺位置に給電する給電手段とを具備したことを特徴とする。
【００１４】
このような構成とすれば、所定の周波数より高い周波数帯域であれば、上記スリットにおいて無給電方式による給電を行なうものとして、複数のアンテナ素子を結合して一つのアンテナ素子としても機能させることができるため、上記スリットの幅や間隔を調整することにより、広帯域にわたってアンテナ効率が高く、且つその対象とする周波数帯域の設定を容易に行なうことが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下本発明をテレマティックスシステム用のアンテナ装置に適用した場合の実施の一形態について図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は、ボウタイ（蝶ネクタイ）型のダイポールアンテナ（以下「ボウタイアンテナ」と称する）２０に適用した場合の構成を示すものである。
【００１７】
同図で、図示しないアンテナ基板上に、例えば銅箔プリントパターンにて共に台形のホット側素子２１と接地側素子２２の上底を対向させるように形成し、該対向位置に給電手段２４より給電を行なうことでボウタイアンテナ２０を構成する。
【００１８】
ここで特にホット側素子２１においては、該給電位置から距離Ｌ１２の位置に所定の間隙、例えば０．２［ｍｍ］のスリット２３を形成することでホット側素子２１を第１のアンテナ素子２１ａと第２のアンテナ素子２１ｂに２分するものとしている。
【００１９】
すなわち、給電位置からの距離位置Ｌ１２を１．６［ＧＨｚ］帯のＧＰＳ電波の１／４波長に合わせることで、第２のアンテナ素子２１ｂをＧＰＳ受信用として機能させるものとなる。
【００２０】
一方、給電位置から第１のアンテナ素子２１ａの第２のアンテナ素子２１ｂと近接していない端点側までの距離Ｌ１１を８８０［ＭＨｚ］帯の携帯電話用電波の１／４波長に合わせることで、第１のアンテナ素子２１ａ及び第２のアンテナ素子２１ｂを携帯電話用の電波を送受信するアンテナとして機能させるものとする。
【００２１】
この場合、スリット２３は、第１のアンテナ素子２１ａと第２のアンテナ素子２１ｂ間で無給電方式による給電を行ない、これらアンテナ素子２１ａ，２１ｂを結合して一つのアンテナ素子として機能させるものとなる。
【００２２】
このように、アンテナ素子２１ａ，２１ｂ間にスリット２３を介在して形成したホット側素子２１と、接地側素子２２との間に給電手段２４による給電を行なうことで、第１のアンテナ素子２１ａ及び第２のアンテナ素子２１ｂによる携帯電話用のアンテナと、第２のアンテナ素子２１ｂのみによるＧＰＳ受信用のアンテナとの２バンド用アンテナを実現できる。
【００２３】
上記のような構成にあって、次に図２によりＶＳＷＲ（電圧定在波比）を測定した結果を例示する。
【００２４】
図２（Ａ）は、スリット２３を介在した第１のアンテナ素子２１ａと第２のアンテナ素子２１ｂによる携帯電話用の周波数帯を含んだ７９０［ＭＨｚ］〜１０９０［ＭＨｚ］の範囲を示す。
【００２５】
また図２（Ｂ）は、第２のアンテナ素子２１ｂのみによるＧＰＳ用の周波数帯を含んだ１．５［ＧＨｚ］〜２．１［ＧＨｚ］の範囲を示す。
【００２６】
図２（Ａ）に示した携帯電話用の周波数帯を含む範囲では、７９０［ＭＨｚ］より低い周波数帯から９３０［ＭＨｚ］程度に至るまで２．０以下のＶＳＷＲを得ており、充分実用には適さないことが理解できる。
【００２７】
一方、図２（Ｂ）に示したＧＰＳ受信用の周波数帯を含む範囲でも、当該範囲全体にわたってＶＳＷＲが２．０以下となっており、非常にアンテナ効率が高く、給電電力を効率的に活用できることが実証された特性を示している。
【００２８】
このように、特にボウタイ型のアンテナ装置としてことも合わせて、アンテナ素子２１ａ，２１ｂの形状等とスリットの幅や間隔を調整することで、より広帯域にわたってアンテナ効率が高く、且つその対象とする周波数帯域の設定を容易に行なうことが可能となる。
【００２９】
なお、上記したスリット２３は、間隔０．１［ｍｍ］〜０．３［ｍｍ］であれば良好な無給電方式による給電を行なうものとして機能することが検証できたが、その間隔や幅等は対象とするアンテナ素子の形状や周波数帯等によっても適宜異なるものとなる。
【００３０】
また、スリット２３は、概ねデシメートル波（３００［ＭＨｚ］〜３［ＧＨｚ］）以上の周波数帯であれば、それほどの損失を生じず、有効な無給電方式による給電が可能となることが測定により検証されている。
【００３１】
なお、上記実施の形態は、テレマティックスシステム用のアンテナ装置で１．６［ＧＨｚ］帯のＧＰＳ電波を受信するアンテナと、８８０［ＭＨｚ］帯の携帯電話用の電波を送受信するアンテナの２バンド用アンテナを実現した場合を説明したものであるが、本発明はこれに限るものではなく、３バンド以上を対象とした構成も容易に考えることができる。
【００３２】
図３は、上記図１の構成に倣ってそのようなボウタイアンテナ２０′の構成を例示するもので、図示しないアンテナ基板上に、例えば銅箔プリントパターンにて共に台形のホット側素子２１′と接地側素子２２′の上底を対向させるように形成し、該対向位置に給電手段２４′より給電を行なうことでボウタイアンテナ２０′を構成する。
【００３３】
ここで特にホット側素子２１′においては、該給電位置から距離Ｌ２３の位置と距離Ｌ２２の位置の２箇所にそれぞれ所定の間隙、例えば０．２［ｍｍ］のスリット２５，２６を形成することで、ホット側素子２１′を第１のアンテナ素子２１ｃ、第２のアンテナ素子２１ｄ、及び第３のアンテナ素子２１ｅに３分割するものとしている。
【００３４】
この場合、給電位置からスリット２６までの距離Ｌ２３を第３の周波数帯ｆ２３の１／４波長に合わせることで、第３のアンテナ素子２１ｅを単独で第３の周波数帯ｆ２３の電波の送受信用として機能させるものとなる。
【００３５】
また、給電位置からスリット２５までの距離Ｌ２２を第２の周波数帯ｆ２２の１／４波長に合わせることで、第２のアンテナ素子２１ｄ及び第３のアンテナ素子２１ｅを第２の周波数帯ｆ２２の電波を送受信するアンテナとして機能させるものとする。
【００３６】
さらに、給電位置から第１のアンテナ素子２１ｃの第２のアンテナ素子２１ｄと接していない端辺までの距離Ｌ２１を第１の周波数帯ｆ２１の１／４波長に合わせることで、スリット２５，２６を挟んで第１乃至第３のアンテナ素子２１ｃ〜２１ｅを纏めて第１の周波数帯ｆ２１の電波の送受信用として機能させるものとなる。
【００３７】
また、アンテナの形式も、上述したプリント式ダイポールアンテナに限らず、各種の素子構成のアンテナに適用することが可能となる。
【００３８】
その他、本発明は上記実施の形態に限らず、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することが可能であるものとする。
【００３９】
さらに、上記実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施の形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題の少なくとも１つが解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果の少なくとも１つが得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【００４０】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、所定の周波数より高い周波数帯域であれば、上記スリットにおいて無給電方式による給電を行なうものとして、複数のアンテナ素子を結合して一つのアンテナ素子としても機能させることができるため、上記スリットの幅や間隔を調整することにより、広帯域にわたってアンテナ効率が高く、且つその対象とする周波数帯域の設定を容易に行なうことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係るボウタイ型のダイポールアンテナの構成を示す図。
【図２】同実施の形態に係る２周波数帯を含む範囲でのＶＳＷＲの測定結果を例示する図。
【図３】同実施の形態に係るボウタイ型のダイポールアンテナの他の構成を例示する図。
【図４】マルチバンドアンテナの装架構成を例示する図。
【図５】図４の構成のアンテナのＶＳＷＲの測定結果を例示する図。
【符号の説明】
１１…第１のアンテナ素子
１２…第２のアンテナ素子
１３…コイル
２０，２０′…ボウタイアンテナ
２１，２１′…ホット側素子
２１ａ，２１ｃ…第１のアンテナ素子
２１ｂ，２１ｄ…第２のアンテナ素子
２１ｅ…第３のアンテナ素子
２２，２２′…接地側素子
２３…スリット
２４，２４′…給電手段
２５，２６…スリット
【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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