(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体板に給電スロットを形成したスロットアンテナにおいて、
前記導体板の表面に前記導体板より透磁率の大きい磁性体が取り付けられるとともに、
前記導体板と前記磁性体との間に絶縁層が形成されることを特徴とするスロットアンテナ。
【請求項２】
前記磁性体の厚さは前記導体板の厚さよりも薄いことを特徴とする請求項１に記載のスロットアンテナ。
【請求項３】
前記絶縁層の厚さは前記導体板の厚さよりも薄いことを特徴とする請求項１に記載のスロットアンテナ。
【請求項４】
前記導体板に取り付けられる磁性体は、前記給電スロットの少なくとも一部を覆うことを特徴とする請求項１から請求項３に記載のスロットアンテナ。
【請求項５】
前記磁性体における前記導体板に取り付けられる面の外形は、前記導体板における前記磁性体が取り付く面の外形と略同一であることを特徴とする請求項１から請求項３に記載のスロットアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スロットアンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両用アンテナは、その用途や取り付け位置によって種々のアンテナが提案されている。その１つとして、波長に対して１／１０以下の長さ・幅からなるスロットアンテナがある。スロットアンテナは、製造が容易、安価、小型である点で注目されている。図５に従来のスロットアンテナを示す斜視図である。図５において、スロットアンテナ５０の長手方向の略中間位置のスロット５２を挟んだ開口端部を給電部５３、５４としている。そして、スロットアンテナ５０で受信した電波信号は給電部５３、５４を介して取り出された後、図示しない差動増幅回路、フィルタ回路等を介して受信器に出力される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のスロットアンテナは入力インピーダンスＺｓｌｏｔが非常に小さいことが知られている。その結果、スロットアンテナ５０は、後段の回路（差動増幅回路、フィルタ回路等）との不整合損失が大きく、信号を効率良く伝搬することができない、という問題があった。そこで、集中定数で整合回路を組み込むことが考えられるが、整合回路自身の損失が大きいため、これもまた効率良く信号を伝搬することができない。また、スロットアンテナの寸法を大きくすることで入力インピーダンスＺｓｌｏｔを大きくすることも可能であるが、スロットアンテナの取り付け等を考慮すると、アンテナ自体を大きくすることは好ましくない。
【０００４】
ここで、入力インピーダンスＺｓｌｏｔは以下の式から示されるものであり、アンテナの放射抵抗が大きくなるほど入力インピーダンスＺｓｌｏｔが大きくなることが知られている。
【０００５】
Ｚｓｌｏｔ≒Ｚｏ２・α＝（μ／ε）・α
Ｚｏ＝√（μ／ε）はアンテナの放射抵抗、μはアンテナの透磁率、εはアンテナの誘電率、αはアンテナの寸法から定められる定数である。
【０００６】
上述の式から、アンテナの寸法が同一であれば、アンテナの透磁率μを大きくする、或いはアンテナの誘電率εを小さくすることで、入力インピーダンスＺｓｌｏｔ、アンテナの放射抵抗Ｚｏが大きくなることがわかる。
【０００７】
そこで、スロットアンテナの導体板を構成する銅などの金属よりも透磁率μが大きい強磁性体でスロットアンテナを構成すると、スロットアンテナを銅で構成した場合よりも放射抵抗Ｚｏ、入力インピーダンスＺｓｌｏｔが大きくなり、透磁率μを大きくするという観点からは非常に効果的である。しかしながら、強磁性体のみでアンテナを構成しようとすると、アンテナの強度が脆くなる、給電スロットの両側の給電点を構成しにくくなる等、強磁性体の性質に関連した新たな問題があるため実用には不向きである。
【０００８】
そこで本発明は、上記問題点を解決すべくスロットアンテナとしての実用性を確保しつつ、効率良く信号を伝搬することが可能なスロットアンテナを提供することを技術的課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１の発明は、導体板に給電スロットを形成したスロットアンテナにおいて、前記導体板の表面に前記導体板より透磁率の大きい磁性体が取り付けられるようにするとともに、前記導体板と前記磁性体との間に絶縁層が形成されるようにしたことである。
【００１０】
請求項１によると、導体板と磁性体とを取り付けることでスロットアンテナを構成しているので、導体板によりスロットアンテナとしての実用性が確保される。そして、導体板の表面に磁性体を取り付けたことにより、この磁性体を取り付けない場合に対してスロットアンテナの透磁率μが大きくなるので、アンテナの入力インピーダンスを大きくすることができる。これにより、磁性体を取り付けない従来のスロットアンテナと比べて後段の回路との不整合損失が大きくならず、信号を効率良く伝搬することができる。また、導体板と磁性体との間に絶縁層を形成しないスロットアンテナに比べて入力インピーダンスを更に大きくすることができる。具体的には、請求項３に示すように、前記絶縁層の厚さを前記導体板の厚さよりも薄くすると、特に効果的である。
【００１１】
請求項２は、請求項１における磁性体を具体的に説明したものであり、前記磁性体の厚さが前記導体板の厚さよりも薄いようにしたことである。
【００１２】
通常、スロットアンテナの導体板は薄板形状を呈しており、請求項２によると磁性体の厚さが導体板の厚さよりも薄いので、スロットアンテナ全体の大きさが特に大型化することがなく、なおかつスロットアンテナの透磁率μを大きくできるので、好適である。
【００１５】
請求項４は、前記導体板に取り付けられる磁性体を具体的に説明したものであり、前記磁性体が前記給電スロットの少なくとも一部を覆うようにすることである。また、請求項６も磁性体の形状について具体的に説明したものであり、前記磁性体における前記導体板に取り付けられる面の外形は、前記導体板における前記磁性体が取り付く面の外形と略同一としたことである。このように磁性体を構成すると、スロットアンテナの入力インピーダンスを大きくする際に有効である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のスロットアンテナを自動車のアンテナ装置に採用した実施形態を、図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１は、第１の実施形態におけるスロットアンテナ１０の斜視図である。スロットアンテナ１０は長方形状の導体板１１にて形成されている。導体板１１は銅からなり、図１に示すように長辺の長さＬ０が０．０６７λ０、短辺の長さＷ０が０．００７λ０に形成されている。尚、λ０はこのスロットアンテナ装置が受信する電波信号の波長である。
【００１８】
導体板１１には、その中央位置に給電スロット１２が貫通形成されている。給電スロット１２の平面形状は、長方形に形成されている。給電スロット１２は、その長手方向の辺の長さＬ１（スロット長）が０．０５０λ０、幅方向の辺の長さＷ１（幅）が０．００１λ０に形成されている。
【００１９】
給電スロット１２の長手方向側の両側開口縁の中央位置には、それぞれ給電点１３，１４が設けられている。この一対の給電点１３、１４には、図示しない配線を介して後段の回路である差動増幅器が接続されている。
【００２０】
導体板１１の表面には、導体板１１よりも透磁率μが大きい磁性体であるアモルファス磁性体１５が取り付けられている。アモルファス磁性体１５の導体板１１に取り付けられる面の外形は、導体板１１のアモルファス磁性体１５が取り付く面の外形と同一形状に形成されている。したがって、アモルファス磁性体１５は、長辺の長さが０．０６７λ０、短辺の長さが０．００７λ０に形成されている。アモルファス磁性体１５の給電スロット１２に対応する箇所は貫通しておらず、導体板１１に形成される給電スロット１２は、アモルファス磁性体１５により覆われている。アモルファス磁性体１５の導体板１１と反対側の面には、アモルファス磁性体１５の外形と同一形状の保護部材１６が接着により取り付けられている。アモルファス磁性体１５は強度的に脆弱であるため、スロットアンテナ１０が外部からの衝撃を受けた時などにアモルファス磁性体１５が破壊されないために保護部材１６が設けられている。保護部材１６の材質としては、例えば合成ゴムや合成樹脂等が考えられる。尚、アモルファス磁性体１５と導体板１１との取り付けは、導体板１１とアモルファス磁性体１５とを重ね合わせてから導体板１１及びアモルファス磁性体１５の外周をテープなどで巻くことで行われる。
【００２１】
次に、スロットアンテナ１０を構成する各部材の厚さについて説明する。導体板１１の厚さは０．５ｍｍ、アモルファス磁性体１５の厚さは０．０２ｍｍ、保護部材１６の厚さは０．１８ｍｍとなっており、従来のスロットアンテナから付加された部材であるアモルファス磁性体１５の厚さと保護部材１６の厚さを合計しても、導体板１１の厚さの半分以下であり、スロットアンテナ１０が格別大型化するということもない。
【００２２】
このように形成されたスロットアンテナ１０によれば、導体板１１の表面にアモルファス磁性体１５を取り付けたことで、アモルファス磁性体１５を形成しないスロットアンテナに比べてスロットアンテナ１０の透磁率μが大きくなる。また、スロットアンテナ１０の誘電率εはアモルファス磁性体１５を形成しないスロットアンテナの誘電率εに対して変化しない。これにより、スロットアンテナ１０の放射抵抗は、アモルファス磁性体１５を形成しない場合に比べて大きくなる。したがって、従来のスロットアンテナに比べて入力インピーダンスを大きくすることができる。
【００２３】
図２は試験によって得られた結果に基づくスロットアンテナ１０の特性図である。図２の特性図は、横軸は周波数比（ｆ／ｆ０）、縦軸は入力インピーダンス比（Ｚａ／Ｚｎ）である。周波数比（ｆ／ｆ０）における周波数ｆはアンテナ装置が受信する周波数を示しており、周波数ｆ０は受信する周波数の任意の固定値である。また、入力インピーダンス比（Ｚａ／Ｚｎ）における入力インピーダンスＺａは本実施の形態のスロットアンテナ１０の入力インピーダンスＺｓｌｏｔの実数部を示し、入力インピーダンスＺｎは従来のスロットアンテナの入力インピーダンスの実数部を示している。尚、試験で用いた従来のスロットアンテナにおける導体板及び給電スロットの形状は、スロットアンテナ１０の導体板１１及び給電スロット１２と同一である。また、試験は周波数比（ｆ／ｆ０）が０．７から１．１付近の領域について行った。この試験結果から、周波数比（ｆ／ｆ０）が０．８から１．１の領域では周波数比（ｆ／ｆ０）が小さくなるにつれて入力インピーダンス比（Ｚａ／Ｚｎ）は約１．７から３．７と徐々に大きくなり、周波数比（ｆ／ｆ０）が０．８以下の領域では入力インピーダンス比（Ｚａ／Ｚｎ）は略一定の３．７をとることがわかる。このように、アモルファス磁性体１５を取り付けたことでスロットアンテナ１０の入力インピーダンスＺｓｌｏｔが大きくなることがわかる。
【００２４】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図３は第２の実施形態におけるスロットアンテナ２０の斜視図である。第２の実施形態のスロットアンテナ２０は、第１の実施形態のスロットアンテナ１０と同様、導体板２１の中央位置に給電スロット１２が貫通形成され、給電スロット２２の長手方向側の両側開口縁の中央位置には、それぞれ給電点２３，２４が設けられている。尚、スロットアンテナ２０は、導体板２１と磁性体２５との間に絶縁層２７が形成される点でのみ第１実施形態のスロットアンテナ１０と異なり、スロットアンテナ２０の構造寸法、給電スロット２２の寸法、保護部材２６の寸法等、絶縁層２７を設けたこと以外の構成は上述した第１実施形態のスロットアンテナ１０と同一であるので、説明を省略する。
【００２５】
絶縁層２７は周波数に与える影響が小さい誘電体であり、導体板２１に取り付けられる。絶縁層２７の材質としては、例えば加硫ゴム等の合成ゴムや、ポリ塩化ビニル等の合成樹脂が考えられる。絶縁層２７の導体板２１に取り付けられる面の外形は導体板２１と同一である。また、絶縁層２７の厚さは０．０５ｍｍである。尚、絶縁層２７における給電スロット２２に対応する箇所は、アモルファス磁性体２５と同様、貫通形成されていない。
【００２６】
図４は試験によって得られた結果に基づくスロットアンテナ２０の特性図である。図４の特性図の縦軸及び横軸は図２に示した第１の実施形態におけるスロットアンテナ１０の特性図と同一である。試験は周波数比（ｆ／ｆ０）が０．７から１．１付近の領域について行った。この試験結果から、周波数比（ｆ／ｆ０）が０．８から１．１の領域では周波数比（ｆ／ｆ０）が小さくなるにつれて入力インピーダンス比（Ｚａ／Ｚｎ）は約３３から５０と徐々に大きくなり、入力インピーダンス比（Ｚａ／Ｚｎ）は、周波数比（ｆ／ｆ０）が０．８のときに最大値４９をとることがわかる。このように、導体板２１とアモルファス磁性体２５との間に絶縁層２７を設けたことで、第１の実施の形態のスロットアンテナ１０に比べて、入力インピーダンスＺｓｌｏｔが更に大きくなることがわかる。
【００２７】
第１の実施形態及び第２の実施形態で説明したように、アモルファス磁性体１５、またはアモルファス磁性体２５及び絶縁層２７を導体板１１、または導体板２１に取り付けただけで、スロットアンテナの大きさを殆ど大型化させることなく、入力インピーダンスを格別に大きくすることができる。これによって、磁性体を取り付けない従来のスロットアンテナと比べて後段の回路との不整合損失が大きくならず、信号を効率良く伝搬することができる。また、導体板を用いているのでスロットアンテナとしての実用性も確保できる。
【００２８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、給電スロットの幅方向の両側の導体板に、給電スロットに併設するように所定間隔をもって無給電スロットを貫通形成したスロットアンテナであってもよい。また、上述の実施形態では磁性体が給電スロット全体を覆うようにし、更に磁性体や絶縁層の導体板に取り付けられる面の外形を導体板の外形と同一形状としているが、磁性体や絶縁層は特にこのような形状に限定される必要はない。また、導体板の材質、磁性体の材質についても限定されるものではない。
【００２９】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、導体板の表面に磁性体を取り付けたことにより、この磁性体を取り付けない場合に対してスロットアンテナの透磁率が大きくなるので、アンテナの入力インピーダンスを大きくすることができる。これにより、磁性体を取り付けない従来のスロットアンテナと比べて後段の回路との不整合損失が大きくならず、信号を効率良く伝搬することができる。また、導体板を用いているのでスロットアンテナとしての実用性も確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるスロットアンテナの斜視図である。
【図２】第１の実施形態におけるスロットアンテナの特性図である。
【図３】本発明の第２の実施形態におけるスロットアンテナの斜視図である。
【図４】第２の実施形態におけるスロットアンテナの特性図である。
【図５】従来のスロットアンテナの斜視図である。
【符号の説明】
１０、２０・・・スロットアンテナ
１１、２１・・・導体板
１２、２２・・・給電スロット
１３，１４、２３，２４・・・給電点
１５、２５・・・アモルファス磁性体（磁性体）
１６、２６・・・保護部材
２７・・・絶縁層
【図１】
0003858702.tif 000002
【図２】
0003858702.tif 000003
【図３】
0003858702.tif 000004
【図４】
0003858702.tif 000005
【図５】
0003858702.tif 000006