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技術 車両用のヘリカルアンテナ

出願人 原田工業株式会社
発明者 西岡保彦深川治輝
出願日 2010年1月21日 (10年11ヶ月経過) 出願番号 2010-010732
公開日 2011年8月4日 (9年5ヶ月経過) 公開番号 2011-151573
状態 特許登録済
技術分野 可変指向性アンテナ、アンテナ配列 線状基本アンテナ
主要キーワード コイル結合 共振エレメント 巻回ピッチ 巻回径 アンテナアンプ エレメント長 アンテナ先端 FM帯
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2011年8月4日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (8)

課題

小型化且つ広帯域化が可能な車両用ヘリカルアンテナを提供する。

解決手段

車両用のヘリカルアンテナは、第1エレメント11と、第2エレメント12とから主に構成される。第1エレメント11は、螺旋状に巻回され、一端が給電部20に接続される。第2エレメント12は、第1エレメント11の螺旋軸同軸に螺旋状に巻回される。また、第2エレメント12は、第1エレメント11に一端が物理的に接続され他端が物理的に開放され、第1エレメント11と副共振させるように構成される。

概要

背景

従来から車両用FM受信アンテナとしてポールアンテナ等が用いられている。一般的にはアンテナ長が1/4波長モノポールアンテナが知られているが、アンテナを小型化するために、エレメントコイル状に巻回しヘリカルアンテナが知られている。

ここで、アンテナを小型化するためにヘリカルアンテナとした場合、アンテナ利得の低下と共に、帯域特性加速的に狭帯域化する弊害がある。これは、帯域特性は、物理的なアンテナ長に比例して広くなるためである。

そこで、狭帯域化を防止するために、例えばアンテナの利得改善のために用いられるアンテナアンプ入力整合回路によりインピーダンス整合を行って広帯域化を図るものや、例えば特許文献1や特許文献2のように、複数のエレメントを組み合わせて広帯域化を図るものが存在する。

概要

小型化且つ広帯域化が可能な車両用のヘリカルアンテナを提供する。車両用のヘリカルアンテナは、第1エレメント11と、第2エレメント12とから主に構成される。第1エレメント11は、螺旋状に巻回され、一端が給電部20に接続される。第2エレメント12は、第1エレメント11の螺旋軸同軸に螺旋状に巻回される。また、第2エレメント12は、第1エレメント11に一端が物理的に接続され他端が物理的に開放され、第1エレメント11と副共振させるように構成される。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

車両用ヘリカルアンテナであって、該ヘリカルアンテナは、螺旋状に巻回され、一端が給電部に接続される第1エレメントと、前記第1エレメントの螺旋軸同軸に螺旋状に巻回され、第1エレメントに一端が物理的に接続され他端が物理的に開放され、第1エレメントと副共振させる第2エレメントと、を具備することを特徴とするヘリカルアンテナ。

請求項2

請求項1に記載のヘリカルアンテナにおいて、前記第2エレメントは、第1エレメントとクロスしないように第1エレメントの巻回ピッチの間に沿って巻回されることを特徴とするヘリカルアンテナ。

請求項3

請求項2に記載のヘリカルアンテナにおいて、前記第1エレメントと第2エレメントは、同径であることを特徴とするヘリカルアンテナ。

請求項4

請求項1乃至請求項3の何れかに記載のヘリカルアンテナにおいて、前記第2エレメントは、一端が給電部に接続され、第1エレメントの先端方向に向かって巻回されることを特徴とするヘリカルアンテナ。

請求項5

請求項1乃至請求項3の何れかに記載のヘリカルアンテナにおいて、前記第2エレメントは、一端が給電部と第1エレメントの先端との間の所望の位置に接続されることを特徴とするヘリカルアンテナ。

請求項6

請求項1乃至請求項3の何れかに記載のヘリカルアンテナにおいて、前記第2エレメントは、一端が第1エレメントの先端に接続され、給電部の方向に向かって巻回されることを特徴とするヘリカルアンテナ。

請求項7

請求項1乃至請求項6の何れかに記載のヘリカルアンテナであって、さらに、第1エレメントの螺旋軸と同軸に螺旋状に巻回され、第1エレメントに一端が接続され他端が開放され、第1エレメントと副共振させる第3エレメントを具備することを特徴とするヘリカルアンテナ。

請求項8

請求項1乃至請求項7の何れかに記載のヘリカルアンテナにおいて、前記第1エレメントは、途中で巻回径が太い径に変化し、太い径のまま先端方向に向かって巻回されることを特徴とするヘリカルアンテナ。

技術分野

0001

本発明は車両用ヘリカルアンテナに関し、特に、複数のエレメントを有するヘリカルアンテナに関する。

背景技術

0002

従来から車両用のFM受信アンテナとしてポールアンテナ等が用いられている。一般的にはアンテナ長が1/4波長モノポールアンテナが知られているが、アンテナを小型化するために、エレメントをコイル状に巻回したヘリカルアンテナが知られている。

0003

ここで、アンテナを小型化するためにヘリカルアンテナとした場合、アンテナ利得の低下と共に、帯域特性加速的に狭帯域化する弊害がある。これは、帯域特性は、物理的なアンテナ長に比例して広くなるためである。

0004

そこで、狭帯域化を防止するために、例えばアンテナの利得改善のために用いられるアンテナアンプ入力整合回路によりインピーダンス整合を行って広帯域化を図るものや、例えば特許文献1や特許文献2のように、複数のエレメントを組み合わせて広帯域化を図るものが存在する。

先行技術

0005

特開2008−172748号公報
特表2007−520964号公報

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら、従来の複数のエレメントを有するヘリカルアンテナでは、未だ十分な特性を得られなかった。例えば、アンテナの入力インピーダンスを表すVSWR特性については、広帯域化が達成できていなかった。さらに、周波数帯域微調整をするのも難しかった。

0007

本発明は、斯かる実情に鑑み、小型化且つ広帯域化が可能な車両用のヘリカルアンテナを提供しようとするものである。

課題を解決するための手段

0008

上述した本発明の目的を達成するために、本発明による車両用のヘリカルアンテナは、螺旋状に巻回され、一端が給電部に接続される第1エレメントと、第1エレメントの螺旋軸同軸に螺旋状に巻回され、第1エレメントに一端が物理的に接続され他端が物理的に開放され、第1エレメントと副共振させる第2エレメントと、を具備するものである。

0009

ここで、第2エレメントは、第1エレメントとクロスしないように第1エレメントの巻回ピッチの間に沿って巻回されれば良い。

0010

また、第1エレメントと第2エレメントは、同径であっても良い。

0011

また、第2エレメントは、一端が給電部に接続され、第1エレメントの先端方向に向かって巻回されても良い。

0012

また、第2エレメントは、一端が給電部と第1エレメントの先端との間の所望の位置に接続されても良い。

0013

また、第2エレメントは、一端が第1エレメントの先端に接続され、給電部の方向に向かって巻回されても良い。

0014

さらに、第1エレメントの螺旋軸と同軸に螺旋状に巻回され、第1エレメントに一端が接続され他端が開放され、第1エレメントと副共振させる第3エレメントを具備しても良い。

0015

また、第1エレメントは、途中で巻回径が太い径に変化し、太い径のまま先端方向に向かって巻回されても良い。

発明の効果

0016

本発明の車両用のヘリカルアンテナには、小型化且つ広帯域化が可能であるという利点がある。

図面の簡単な説明

0017

図1は、本発明の第1実施例のヘリカルアンテナを説明するための概略斜視図である。
図2は、本発明の第2実施例のヘリカルアンテナを説明するための概略斜視図である。
図3は、本発明の第3実施例のヘリカルアンテナを説明するための概略斜視図である。
図4は、本発明の第1乃至第3実施例のヘリカルアンテナと従来のヘリカルアンテナを比較したVSWR特性グラフである。
図5は、本発明の第4実施例のヘリカルアンテナを説明するための概略斜視図である。
図6は、本発明の第4実施例のヘリカルアンテナと従来のヘリカルアンテナを比較したVSWR特性グラフである。
図7は、本発明のヘリカルアンテナの変形例を説明するための概略斜視図である。

実施例

0018

以下、本発明を実施するための形態を図示例と共に説明する。図1は、本発明の第1実施例のヘリカルアンテナを説明するための概略斜視図である。図示の通り、本発明の第1実施例のヘリカルアンテナは、第1エレメント11と、第2エレメント12とから概ね構成されるものである。なお、図面上、第1エレメント11と第2エレメント12の区別を分かりやすくする為に、第1エレメント11を黒線で、第2エレメント12をグレー線で示した。また、図中、線幅巻き数巻回ピッチ間隔等は何れも模式的に表しているもので、図示例のものに限定されるものではない。

0019

第1エレメント11は、螺旋状に巻回されている。また、第1エレメント11は、その一端が給電部20に接続されている。

0020

第2エレメント12は、第1エレメント11の螺旋軸と同軸に螺旋状に巻回されている。第2エレメント12は、第1エレメント11と副共振させるように構成されたものである。そして、第2エレメント12は、第1エレメント11に一端が物理的に接続され、他端が物理的に開放されている。即ち、図示例の第1実施例のヘリカルアンテナでは、第2エレメント12は、その一端12aが第1エレメント11に、より具体的には、第1エレメントが接続されている給電部20に接続されており、その他端12bが開放されている。

0021

より具体的には、第1エレメント11及び第2エレメント12は、例えば可撓性を有する円筒状の樹脂からなる支持体30にそれぞれ巻回されている。そして、図示のように、第2エレメント12は、第1エレメント11とクロスしないように第1エレメント11の巻回ピッチの間に沿って巻回されている。また、図1に示される第1実施例のヘリカルアンテナは、第1エレメント11と第2エレメント12は、同径のものとなっている。即ち、第1エレメント11及び第2エレメント12は、それぞれの巻回ピッチの間に互い違いに巻回されている。そして、第2エレメントの一端12aは給電部20に接続され、第1エレメント11の先端方向に向かって巻回され、他端12bのところで開放されている。

0022

このように構成することで、第1エレメント11と第2エレメント12間でコイル結合を生じさせ、第2エレメント12が副共振する。そして、第1エレメント11の共振周波数を元の共振周波数より高くなるようにエレメント長を調整し、第2エレメント12のエレメント長を適宜調整することで、第1エレメント11の共振周波数近傍に、第2エレメント12の共振周波数を形成することが可能となる。例えば、VSWR特性において、第1エレメント11のFM帯の共振周波数の谷の近くに第2エレメント12の共振周波数の谷が形成されるように、第2エレメント12の長さを調整していけば良い。このため、結果的に帯域を広くすることが可能となる。また、第1エレメント11の共振周波数を高くなるように調整することにより、エレメント長が短くなるため、この部分についても小型化が可能となる。

0023

なお、図示例では、第1エレメント11と第2エレメント12は同径のものを示したが、本発明はこれに限定されず、例えば第1エレメントよりも第2エレメントの径を小さくし、第1エレメントの内部に第2エレメントを配置するようにしても良い。また、逆に第1エレメントよりも第2エレメントの径を大きくし、第1エレメントの周囲に第2エレメントを配置するようにしても良い。さらに、第1エレメントと第2エレメントは、巻回ピッチの間に互い違いに巻回される例を示したが、第1エレメントと第2エレメントの径を異ならせた場合には、クロスしても良い。

0024

次に、本発明の第2実施例のヘリカルアンテナを図2を用いて説明する。図2は、本発明の第2実施例のヘリカルアンテナを説明するための概略斜視図である。図中、図1と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。第1実施例では、第2エレメントは、その一端が給電部に接続され、第1エレメントの先端方向に向かって巻回されていた。第2実施例では、図示の通り、第2エレメント13は、一端13aが給電部20と第1エレメント11の先端との間の所望の位置に接続されている。そして、第2エレメント13は、第1エレメント11の先端方向に向かって巻回され、他端13bのところで開放されている。より具体的には、図示例では、給電部20と第1エレメント11の先端との間の略中央付近に第2エレメント13の一端13aが接続されている。

0025

このような構成であっても、第1実施例と同様に、広帯域化を図ることが可能となる。なお、図2では、第2エレメントの一端は第1エレメントの略中央付近に接続され、他端は第1エレメントの先端と同じところで開放されている例を示した。しかしながら、本発明の第2実施例のヘリカルアンテナはこれに限定されず、例えば図2上で第2エレメントがもう少し左側に移動しているようなもの、即ち、第2エレメントの一端がもう少し給電部側に接続され、第2エレメントの他端が第1エレメントの先端に届かない程度の位置で開放されるものであっても良い。

0026

次に、本発明の第3実施例のヘリカルアンテナを図3を用いて説明する。図3は、本発明の第3実施例のヘリカルアンテナを説明するための概略斜視図である。図中、図1図2と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。第1実施例や第2実施例では、第2エレメントは、その一端が給電部側に接続され、第1エレメントの先端方向に向かって巻回され他端が開放されていた。第3実施例では、図示の通り、第2エレメント14は、一端14aが第1エレメント11の先端に接続され、給電部20の方向に向かって巻回されている。より具体的には、図示例では、第1エレメント11の先端から給電部の方向に向かって折り返すように第2エレメント14が巻回されている。なお、図示例では、第2エレメントの一端14aと第1エレメント11の先端が接続部を介して接続されている例を示したが、本発明はこれに限定されず、第1エレメントから連続的に第2エレメントとなるように折り返して巻回しても良い。

0027

このような構成であっても、第1実施例や第2実施例と同様に、広帯域化を図ることが可能となる。

0028

図4に、本発明の第1乃至第3実施例のヘリカルアンテナと従来のヘリカルアンテナを比較したVSWR特性グラフを示す。ここで、測定した本発明の第1乃至第3実施例のヘリカルアンテナはFM帯をターゲットするものであり、アンテナ長は約100mmである。なお、アンテナ長が約100mmであっても、FM帯に共振するように構成されている。また、従来例のヘリカルアンテナのアンテナ長は200mmである。

0029

本来なら帯域特性はアンテナ長に比例して広くなるにもかかわらず、同図から、本発明の第1乃至第3実施例のヘリカルアンテナは、それぞれVSWR特性に微妙な違いはあるものの、アンテナ長の長い従来例と比べても、何れもVSWR特性の広帯域化が図れていることが分かる。また、VSWR特性も低く抑えられていることも分かる。したがって、本発明の車両用のヘリカルアンテナでは、アンテナ長を短くして小型化したとしても、広帯域化が可能である。また、これらの種々の実施例のヘリカルアンテナは、所望の用途や特性に応じて選択されれば良い。

0030

さらに、本発明の第4実施例のヘリカルアンテナを図5を用いて説明する。図5は、本発明の第4実施例のヘリカルアンテナを説明するための概略斜視図である。図中、図1と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。第4実施例では、図示の通り、第3エレメント18をさらに設けたものである。第3エレメント18は、第1エレメント11の螺旋軸と同軸に螺旋状に巻回され、一端18aが第1エレメント11に電気的に接続されている。また、第3エレメント18は、他端18bが開放されている。このような構成により、第3エレメント18は、第1エレメント11と副共振させるものである。これは、第1実施例と第2実施例を組み合わせたような構成である。なお、本発明はこれに限定されず、第1実施例と第3実施例を組み合わせたような構成、第2実施例と第3実施例を組み合わせたような構成であっても良い。

0031

このように、2つの副共振エレメントを用いて、主共振と合わせて3つの共振を得ることが可能となる。これにより、第1乃至第3実施例のヘリカルアンテナに比べて、さらなる広帯域化が可能となる。

0032

図6に、本発明の第4実施例のヘリカルアンテナと従来のヘリカルアンテナを比較したVSWR特性グラフを示す。ここで、本発明の第4実施例のヘリカルアンテナのアンテナ長は、約100mmである。また、第3従来例のヘリカルアンテナのアンテナ長は、400mmである。

0033

同図から、本発明の第4実施例のヘリカルアンテナでは、物理的なアンテナ長が400mmと長い第3従来例のヘリカルアンテナと比べても、広帯域化が図れていることが分かる。また、平均的に見てもVSWR特性も低く抑えられていることも分かる。

0034

次に、本発明のヘリカルアンテナの変形例を図7を用いて説明する。図7は、本発明のヘリカルアンテナの変形例を説明するための概略斜視図である。図中、図1と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。図1に示される第1実施例のヘリカルアンテナの支持体30は、径が一定の円筒状のものであったが、図7に示されるヘリカルアンテナの変形例では、支持体31の径が、給電部20側よりもアンテナ先端側のほうが大きくなったもの、即ち、支持体31が先太りのものとなっている。この変形例では、支持体31が給電部から一定の細い径で延び、途中から太い径となって一定の太い径のまま先端まで延びるものである。第1エレメント11は、この支持体31の外周に沿って、給電部20から先端方向に向かって巻回されている。即ち、第1エレメント11は、支持体31の細い径のところから巻回され、途中で巻回径が太い径に変化し、太い径の先端まで巻回されている。そして、第2エレメント12は、一端12aが給電部20に接続され、第1エレメント11の先端方向に向かって巻回され、他端12bのところで開放されている。より具体的には、図示例の第2エレメント12は、第1エレメント11の巻回径が細い径のところに巻回されている。なお、図示例では第2エレメント12は、第1エレメント11の巻回径が細い径のところのみに巻回されているが、本発明はこれに限定されず、巻回径が太い径となるところまで第2エレメントが巻回されても良い。

0035

このような構成の場合、上述の実施例と同様に、FM帯におけるVSWR特性の広帯域化が可能となる。さらに、この変形例の場合には、AM帯における受信感度を向上させる効果もある。巻回径を太い径とすることによりAM帯における受信感度が向上する一方、巻回径を太い径とすることによりFM帯におけるVSWR特性は狭帯域化してしまうが、本発明のヘリカルアンテナの変形例では、巻回径が細い径の部分を設けると共に、第2エレメントを巻回することによりFM帯におけるVSWR特性を広帯域化できるため、結果としてFM帯におけるVSWR特性の広帯域化及びAM帯における受信感度向上の効果が同時に得られる。

0036

また、図7に示されるヘリカルアンテナの変形例は、第1実施例を変形したものであったが、本発明はこれに限定されず、第2実施例乃至第4実施例のように、第2エレメントが第1エレメントの途中に接続されるもの、例えば第1エレメントの巻回径が太い径となったところから第2エレメントが接続されるものや、第1エレメントの巻回径が太い径の先端に接続されて給電部の方向に向かって巻回されるもの等であっても良い。

0037

なお、本発明の車両用のヘリカルアンテナは、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。また、上述の説明で明記した具体的な寸法等は、単なる一例であり、本発明のヘリカルアンテナはこれに限定されるものではない。

0038

11 第1エレメント
12,13,14 第2エレメント
18 第3エレメント
20給電部
30 支持体

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