(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
接地導体と、
前記接地導体の一辺に平行に配置された直線状の放射導体と、前記放射導体の一端と前記接地導体とを直交する方向に接続する接地部と、前記放射導体に給電を行う給電部とを有してモノポール動作をするアンテナと、
前記放射導体と平行に近接配置された第１の素子部と、前記第１の素子部の一端と前記接地導体とを直交する方向に接続する第２の素子部とを有し、前記第１の素子部の開放端が前記放射導体の開放端と逆向きになるように配置された無給電素子と、を備え、
前記放射導体の開放端が前記第１の素子部と前記第２の素子部とで形成される前記無給電素子の屈曲部に近接するように配置され、かつ前記放射導体の開放端から前記給電部までの範囲の少なくとも半分の長さが前記無給電素子で囲まれている
ことを特徴とする車載用アンテナ。
【請求項２】
前記無給電素子は、前記モノポール動作をするアンテナの利得が前記放射導体と直交する方向にピークを持つように配置が決定されている
ことを特徴とする請求項１に記載の車載用アンテナ。
【請求項３】
前記モノポール動作をするアンテナと、前記接地導体と、前記無給電素子とが同一平面上に配置されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の車載用アンテナ。
【請求項４】
前記モノポール動作をするアンテナと、前記接地導体と、前記無給電素子とは、同一基板上にパターン形成されている
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車載用アンテナ。
【請求項５】
前記モノポール動作をするアンテナは、車室内での移動電話用無線ハンズフリー機器または無線データ通信に用いられるアンテナである
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の車載用アンテナ。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の車載用アンテナと、前記車載用アンテナの指向性とは異なる第２の指向性を有する第２のアンテナとが同一平面上に配置されている
ことを特徴とする複合アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水平方向の指向性が好適に制御された車載用アンテナおよび複合アンテナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車載用アンテナとして、ＧＰＳ用アンテナが車室内のインストゥルメンタル・パネル（以下ではインパネという）等に設置されて用いられている。一方で、近年は車室内での無線通信に対するニーズも高まっており、例えば運転中の移動電話の使用に無線のハンズフリー機器を用いるといったニーズがある。また、パーソナルコンピュータ（以下、パソコンという）や各種モバイル機器等を用いて車室内で無線データ通信を行うニーズも高まっている。これらの無線通信には、例えば逆Ｆ型およびモノポール型アンテナが用いられる。
【０００３】
車内無線通信用アンテナでは、水平方向に良好な放射特性が求められる。また、車内無線通信用アンテナの設置場所としては、車室前方（たとえばインパネ）あるいは車室後方（たとえばリアトレイ）が通常選択される。そのため、車室前方あるいは車室後方から車室中央の方向の放射特性が特に要求される。アンテナの指向性を改善するために、無給電素子をアンテナ素子の近傍に設置する技術がこれまでに知られており（特許文献１〜４）、これにより特定の方向の放射特性を改善することが可能となっている。
【０００４】
車載用アンテナでは、設置スペースや車室内の景観等の観点から、これをできるだけ小型化する強いニーズがある。車内無線通信用アンテナとして逆Ｆ型アンテナを用いる場合には、基板上にエッチング等で導体パターンを形成して用いることができる。このように、平面上にアンテナ素子を配置することで、厚みの小さい嵩張らない車内無線通信用アンテナを提供することができる。
【特許文献１】特開平２−１１３７０６号公報
【特許文献２】特開平６−６９７１６号公報
【特許文献３】特開平１１−２７４８４５号公報
【特許文献４】特開２００２−２２３１０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、アンテナの指向性を改善するために無給電素子をアンテナ素子の近傍に設置する従来の方法では、アンテナ素子に対し空間的に対向する位置に無給電素子を配置していた。すなわち、無給電素子を３次元的に配置することで、特定の方向のアンテナ特性を改善するようにしている。そのため、アンテナの容積が嵩張り設置スペースが大きくなってしまうといった問題があった。また、アンテナ素子と無給電素子とを別々に作製し、相対的な位置関係を調整しながら組み立てる必要があることから、アンテナの作製が高コストになってしまうといった問題もある。
【０００６】
そこで、本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、水平方向の指向性が好適に制御され、設置スペースの小さい低コストな車載用アンテナおよび複合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】
【０００７】
本発明の車載用アンテナの第１の態様は、接地導体と、前記接地導体の一辺に平行に配置された直線状の放射導体と、前記放射導体の一端と前記接地導体とを直交する方向に接続する接地部と、前記放射導体に給電を行う給電部とを有してモノポール動作をするアンテナと、前記放射導体と平行に近接配置された第１の素子部と、前記第１の素子部の一端と前記接地導体とを直交する方向に接続する第２の素子部とを有し、前記第１の素子部の開放端が前記放射導体の開放端と逆向きになるように配置された無給電素子と、を備え、前記放射導体の開放端が前記第１の素子部と前記第２の素子部とで形成される前記無給電素子の屈曲部に近接するように配置され、かつ前記放射導体の開放端から前記給電部までの範囲の少なくとも半分の長さが前記無給電素子で囲まれていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の車載用アンテナの他の態様は、前記無給電素子は、前記モノポール動作をするアンテナの利得が前記放射導体と直交する方向にピークを持つように配置が決定されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の車載用アンテナの他の態様は、前記モノポール動作をするアンテナと、前記接地導体と、前記無給電素子とが同一平面上に配置されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の車載用アンテナの他の態様は、前記モノポール動作をするアンテナと、前記接地導体と、前記無給電素子とは、同一基板上にパターン形成されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の車載用アンテナの他の態様は、前記モノポール動作をするアンテナは、車室内での移動電話用無線ハンズフリー機器または無線データ通信に用いられるアンテナであることを特徴とする。
【００１２】
本発明の複合アンテナの第１の態様は、上記のいずれかの車載用アンテナと、前記車載用アンテナの指向性とは異なる第２の指向性を有する第２のアンテナとが同一平面上に配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、アンテナ素子と同一平面上に無給電素子を形成することで、水平方向の指向性が好適に制御され、設置スペースの小さい低コストな車載用アンテナおよび複合アンテナを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の好ましい実施の形態における車載用アンテナおよび複合アンテナについて、図面を参照して詳細に説明する。なお、同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。
【００１５】
本発明の実施の形態に係る車載用アンテナを図１を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る車載用アンテナ１００の平面図を示している。本実施形態の車載用アンテナ１００は、接地導体１１０と、モノポールアンテナとして動作する逆Ｆアンテナ１２０と、無給電素子１３０とで構成されており、これらが基板１４０上に形成されている。以下では、モノポールアンテナとして、逆Ｆアンテナを例に説明する。
【００１６】
以降の説明簡略化のために、図１に示す座標系（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）を用いるものとする。ここでは、車載用アンテナ１００がＸＹ平面上にあり、車載用アンテナ１００を車両前方（たとえばインパネ）に設置したとき、車室方向をＸ軸方向とし、運転席方向をＹ軸方向としている。Ｚ軸方向は、ＸＹ平面に垂直な車高方向となる。
【００１７】
逆Ｆアンテナ１２０は、接地導体１１０の一辺１１０ａに平行に配置された直線状の放射導体１２１と、放射導体１２１の一端１２１ａから直角方向に接地導体１１０の一辺１１０ａに接続された接地部１２２と、接地部１２２に近接配置されて放射導体１２１に給電を行う給電部１２３とで構成されている。
【００１８】
また、無給電素子１３０は、第１の素子部１３１と第２の素子部１３２とで構成され、両者がそれぞれの一端で直角に接続されて屈曲部１３３を形成している。第１の素子部１３１は、放射導体１２１に近接させてこれに平行に配置されており、第２の素子部１３２は、他端が接地導体１１０に接続されている。
【００１９】
上記のように構成された逆Ｆアンテナ１２０と無給電素子１３０とを、本実施形態の車載用アンテナ１００では、それぞれの開放端が対向する向きとなるように配置している。すなわち、放射導体１２１の開放端１２１ｂが図１の左向きとなるように配置され、第１の素子部１３１の開放端１３１ｂが図１の右向きとなるように配置されている。なお、放射導体１２１の開放端１２１ｂを右向きとし、第１の素子部１３１の開放端１３１ｂを左向きとなるように配置してもよい。
【００２０】
さらに、車載用アンテナ１００では、放射導体１２１の開放端１２１ｂと無給電素子１３０の屈曲部１３３とを近接させ、屈曲部１３３の内側に放射導体１２１の開放端１２１ｂが位置するように配置している。これにより、無給電素子１３０は、逆Ｆアンテナ１２０の少なくとも開放端１２１ｂ側を囲むように配置される。
【００２１】
逆Ｆアンテナ１２０に対し無給電素子１３０を上記のように配置することで、本実施形態の車載用アンテナ１００では、逆Ｆアンテナ１２０の指向性を改善することができる。以下では、本実施形態の車載用アンテナ１００の放射特性と比較するために、まず、無給電素子１３０を有さない従来の逆Ｆアンテナの放射特性について説明する。
【００２２】
無給電素子１３０を有さない従来の逆Ｆアンテナ２００の構成を図２の平面図に示す。逆Ｆアンテナ２００は、無給電素子１３０を有さない点を除いて本実施形態の車載用アンテナ１００と同じ構成としている。なお、ここでも図１で用いた座標系と同じものを用いている。従来の逆Ｆアンテナ２００の放射特性を、図３を用いて以下に説明する。図３では、逆Ｆアンテナ２００の放射特性として、ＸＹ平面、ＺＸ平面、ＹＺ平面におけるそれぞれの放射パターンを符号１１〜１３で示している。また、各符号の後ろにＨまたはＶを付すことで、それぞれの放射パターンの水平成分と垂直成分を示している。
【００２３】
図３より、逆Ｆアンテナ２００の放射パターンは、ＸＹ平面上で高い利得が得られ、Ｚ軸方向の指向性が低いことがわかる。また、ＸＹ平面上で利得が最も高くなるのは、Ｘ軸方向（車室方向）からー６０°回転させた方向（車室方向よりも６０°助手席側）となっている。車内無線通信等に用いる車載用アンテナとしては、Ｘ軸方向に利得のピークが得られるのが望ましく、従来の逆Ｆアンテナ２００では好適な放射特性が得られない。
【００２４】
これに対し、本実施形態の車載用アンテナ１００では、無給電素子１３０を設けることで、ＸＹ平面上の利得のピークが所望のＸ軸方向となるように改善することができる。車載用アンテナ１００の放射パターンを図４に示す。図３と同様に、ＸＹ平面、ＺＸ平面、ＹＺ平面におけるそれぞれの放射パターンを符号２１〜２３で示している。図４（ａ）に示す放射パターン２１Ｈに見られるように、ＸＹ平面における利得のピークはほぼＸ軸方向となるように改善されている。
【００２５】
上記のとおり、本実施形態の車載用アンテナ１００では、無給電素子１３０を逆Ｆアンテナ１２０に近接して設けることで、水平方向（ＸＹ平面）の放射パターンを、利得のピークが車室方向となるように改善することが可能となっている。これにより、車内無線通信等に好適な車載用アンテナを提供することができる。
【００２６】
本実施形態の車載用アンテナ１００では、第１の素子部１３１の開放端１３１ｂが放射導体１２１の開放端１２１ｂと対向する向きとなり、屈曲部１３３が放射導体１２１の開放端１２１ｂを囲むように無給電素子１３０を配置していた。無給電素子１３１の別の配置方法として、たとえば第１の素子部１３１の開放端１３１ｂと放射導体１２１の開放端１２１ｂとが同じ向きとなり、第２の素子部１３２を接地部１２２に近接するように配置することも考えられる。無給電素子をこのように配置した比較用アンテナの構成例を、図５の平面図に示す。
【００２７】
図５に示す比較用アンテナ３００では、無給電素子３３０が逆Ｆアンテナ１２０を接地部１２２側から囲むように配置されている。このように構成された比較用アンテナ３００の放射パターンを図６に示す。同図においても、図３、４と同様に、ＸＹ平面、ＺＸ平面、ＹＺ平面におけるそれぞれの放射パターンを符号３１〜３３で示している。図６（ａ）に示す放射パターン３１Ｈは、図３（ａ）に示した放射パターン１１Ｈからほとんど改善されておらず、ＸＹ平面における利得のピークがＸ軸方向からー６０°程度回転した方向となっている。すなわち、無給電素子３３０を、逆Ｆアンテナ１２０を接地部１２２側から囲むように配置した場合には、所望のＸ軸方向の利得を改善することはできない。
【００２８】
上記説明のとおり、本実施形態の車載用アンテナ１００では、逆Ｆアンテナ１２０を放射導体１２１の開放端１２１ｂ側から囲むように無給電素子１３０を配置することで、水平面上の利得のピークが車室方向となるように改善することが可能となっている。
また、モノポールアンテナの動作をするアンテナであれば、逆Ｆアンテナのみならず、通常のモノポールアンテナを用いた場合も同様の効果を得ることができる。
【００２９】
車載用アンテナ１００の構成として、放射導体１２１の開放端１２１ｂから給電部１２３までの範囲の半分以上に第１の素子部１３１を隣接配置させるのがよい。また、車載用アンテナ１００は、接地導体１１０と、逆Ｆアンテナ１２０と、無給電素子１３０とが同一平面の基板１４０上に配置されている。従って、これらをエッチング法等を用いて基板１４０上にパターンとして形成することが可能となる。よって、本実施形態の車載用アンテナは低コストで作製することが可能である。
【００３０】
本発明によれば、アンテナ素子と同一平面上に無給電素子を形成することで、水平方向の指向性が好適に制御され、設置スペースの小さい低コストな車載用アンテナを提供することができる。
【００３１】
本発明の複合アンテナの実施の形態を、図７を用いて説明する。図７は、本実施形態の複合アンテナの一実施例を示す平面図である。本実施形態の複合アンテナ４００は、モノポールアンテナとして動作する逆Ｆアンテナ４１０と、逆Ｆアンテナ４１０の指向性とは異なる第２の指向性を有する第２のアンテナ４２０とが同一平面上に配置されて構成されている。なお、ここでは、逆Ｆアンテナ４１０と第２のアンテナ４２０との間に第２のアンテナ４２０用の回路基板４３０を配置しているが、回路基板４３０をこのように配置する必要は必ずしもない。
【００３２】
本実施形態の複合アンテナ４００においても、モノポール動作する逆Ｆアンテナ４１０の指向性を改善するために無給電素子４１１を配置している。これにより、異なる指向性を有する第２のアンテナ４２０と一体化して複合アンテナ４００を構成した場合でも、逆Ｆアンテナ４１０の指向性を好適に改善することができる。第２のアンテナ４２０として、たとえば天頂方向に指向性を有するＧＰＳアンテナを用い、これとモノポールアンテナとを組み合わせて複合アンテナとすることができる。
【００３３】
なお、本実施の形態における記述は、本発明に係る車載用アンテナおよび複合アンテナの一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態における車載用アンテナ等の細部構成及び詳細な動作等に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施形態に係る車載用アンテナの平面図である。
【図２】従来の車載用アンテナの平面図である。
【図３】従来の車載用アンテナの放射特性を示す図である。
【図４】本実施形態の車載用アンテナの放射特性を示す図である。
【図５】比較用アンテナの平面図である。
【図６】比較用アンテナの放射特性を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係る複合アンテナの平面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１００、２００、３００    車載用アンテナ
１１０    接地用導体
１２０、４１０    逆Ｆアンテナ
１２１    放射導体
１２２    接地部
１２３    給電部
１３０、３３０、４１１    無給電素子
１３１    第１の素子部
１３２    第２の素子部
１３３    屈曲部
１４０    基板
４００    複合アンテナ
４２０    第２のアンテナ
４３０    回路基板
【図１】
0004904302.tif 000002
【図２】
0004904302.tif 000003
【図３】
0004904302.tif 000004
【図４】
0004904302.tif 000005
【図５】
0004904302.tif 000006
【図６】
0004904302.tif 000007
【図７】
0004904302.tif 000008