特許ウォッチ

公開番号2025061910
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-11
出願番号2025012624,2023182805
出願日2025-01-29,2019-07-30
発明の名称アンテナ装置
出願人株式会社ヨコオ
代理人個人
主分類H01Q 21/24 20060101AFI20250403BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】広い周波数範囲にわたって使用可能な小型軽量のアンテナ装置を提供する。
【解決手段】第1エレメントと第2エレメントとを略90度回転した状態で所定の間隔で対向させ、かつ、全体を所定の角度(例えば略45度)傾けて取付面に固定する。各エレメントは、給電点が接続される部位から互いに離れる方向に延伸する二つの腕部(101Aと102A、201Aと202B)を有する。
【選択図】図2A
特許請求の範囲【請求項１】
一つの平面上に配置される第１エレメント及び第２エレメントと、
前記第１エレメント及び前記第２エレメントと電気的に接続された基板と、を備え、
前記第１エレメント及び前記第２エレメントのそれぞれは、基端部と、互いに前記基端部から離れる方向に延伸する少なくとも２つの腕部と、を有し、
前記第１エレメント及び前記第２エレメントは、前記基端部を中心として互いに対向し、かつ、各々が自己相似型アンテナ又はそれに準じたアンテナとして動作する部分を含む、
アンテナ装置。
続きを表示（約 700 文字）【請求項２】
前記第１エレメント及び前記第２エレメントへの給電を可能にする給電点を備え、
前記給電点は、前記基板上に形成され、前記基端部に接続される、
請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記第１エレメントの前記２つの腕部は、互いに前記基端部から離れる方向に延伸し、
前記第２エレメントの前記２つの腕部は、互いに前記基端部から離れる方向に延伸し、
前記第１エレメントと前記第２エレメントとの一つの平面での対向間隔は、前記基端部に近い領域に比較して、前記基端部から離れる領域で大きくなる、
請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記第１エレメントの前記２つの腕部及び前記第２エレメントの前記２つの腕部は、それぞれの幅が前記基端部に近い部位よりも前記基端部から離れた部位の方が大きい、
請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記第１エレメントの前記２つの腕部と前記第２エレメントの前記2つの腕部の先端が開放端部であり、
これにより前記基端部と共に略Ｃ形、略Ｄ形、略Ｕ形、略Ｖ形、略半円形、略半楕円形、略三角形、略四角形のいずれかの形状をなす、
請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記第１エレメント及び前記第２エレメントは、前記基端部を中心として対称である、
請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記第１エレメント及び前記第２エレメントが前記基板上に形成される、
請求項１に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、例えば６９８ＭＨｚ及びその前後周波数から６ＧＨｚ及びその前後周波数にわたる広い周波数範囲で使用可能な薄型のアンテナ装置に関する。
続きを表示（約 5,400 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、車両に電子機器を搭載してＬＴＥ（Long Term Evolution）や５Ｇ（第５世代移動通信システム）の周波数帯を用いてＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）による通信を行う需要が高まっている。ＭＩＭＯは、複数のアンテナを用いてそれぞれのアンテナから異なるデータを送信し、複数のアンテナで同時にデータを受信する通信形態である。このような通信形態を可能にするアンテナ装置として、特許文献１に開示されたＭＩＭＯアンテナ装置が知られている。
【０００３】
特許文献１に開示されたＭＩＭＯアンテナ装置は、長さが１００ｍｍ、幅が５０ｍｍ、高さが４５ｍｍのシャークフィンアンテナハウジングに複数のアンテナ、すなわち、不平衡アンテナと平衡アンテナとを収容して構成される。不平衡アンテナは、ポリ塩化ビフェニルに形成された長方形の平面エッチングにより構成される。平衡アンテナは、互いに対向する対称的な２つの平面Ｌ字形アームにより構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特表２０１６－５０４７９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示されたＭＩＭＯアンテナ装置のように不平衡アンテナを低背にすると、アンテナサイズ（高さ）が減少することに起因してＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio）の悪化と水平方向の利得不足を招く。また、シャークフィンアンテナハウジングのような狭い領域に複数のアンテナを収納するとアンテナ間の干渉が生じ、アンテナ特性に好ましくない影響を与える。例えば、ＬＴＥで使用するＭＩＭＯアンテナ装置では、アンテナ間アイソレーションが大きいほど良いとされるが、特許文献１に開示されたＭＩＭＯアンテナ装置では、広い周波数帯にわたってその条件を満たすのは困難である。特許文献１の図５～図７に示されるように、使用できる周波数帯は０．６～３ＧＨｚの範囲で複数個所に限定されており、それぞれの帯域は狭い。
【０００６】
本発明は、広い周波数帯にわたって安定的な動作を可能にすることを主たる目的とし、さらに、近接する他のアンテナないしエレメントの影響を低減することができるアンテナ装置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】
本発明の実施の一形態となるアンテナ装置は、第１平面上に配置される一対の第１エレメントと、前記第１平面と平行の第２平面上に配置され、偏波の方向が前記一対の第１エレメントと直交する一対の第２エレメントとを備え、前記一対の第１エレメント及び前記一対の第２エレメントの各エレメントは、それぞれ、自己相似型アンテナ又はそれに準じたアンテナとして動作する部分を含むことを特徴とする。
より具体的には、前記一対の第１エレメント及び前記一対の第２エレメントの各エレメントは、それぞれ、給電点が接続可能な基端部から互いに離れる方向に延伸する二つの腕部を有し、前記二つの腕部が自己相似型アンテナ又はそれに準じたアンテナとして動作することを特徴とする。「自己相似型アンテナ」とは、例えば、バイコニカルアンテナやボウタイアンテナといった、スケール（サイズ比）を変えても形状が相似形になるアンテナである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のアンテナ装置は、それぞれ自己相似型アンテナ又はそれに準じたアンテナとして動作する部分を含む一対の第１エレメントと、偏波方向が第１エレメントと直交する一対の第２エレメントとを備えることで、相対的に高い周波数帯域である高域側では例えばテーパードスロットアンテナ（進行波型アンテナの一種）として動作し、相対的に低い周波数帯域である低域側では例えばループアンテナ（共振型アンテナの一種）として動作する。また、相対的に高い周波数帯及び相対的に低い周波数帯の中間の周波数帯域である中域における特定の周波数帯域ではダイポールアンテナ（共振型アンテナの一種）として動作する。また、相対的に高い周波数帯、相対的に低い周波数帯、及び中域の各々の間の帯域では、それらのアンテナの動作原理が複合した状態、すなわち複合アンテナとして動作している。そのため、一つのアンテナ装置でありながら従来のこの種のアンテナ装置よりも広い周波数帯にわたって安定的に動作させることができる。
また、第１エレメントと第２エレメントの偏波の方向が互いに直交するので、第１エレメントと第２エレメントとが近接する場合であっても干渉等の影響が低減される。そのため、アンテナ装置を薄型にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
第１実施形態のアンテナ部が収容されるケース本体の斜視図。
図１Ａの一側部の断面図。
第１実施形態のアンテナ部の正面図。
第１実施形態のアンテナ部の背面図。
第１実施形態のアンテナ部の上面図。
第１実施形態のアンテナ部の斜視図。
一方及び他方の第２エレメントの例示図。
一対の第２エレメントの例示図。
一つのエレメントのＶＳＷＲ特性図。
一つのエレメントの放射効率特性図。
図３Ａのアンテナの水平面の平均利得特性図。
二つのエレメントのＶＳＷＲ特性図。
二つのエレメントの放射効率特性図。
図３Ｂのアンテナの水平面の平均利得特性図。
第１実施形態における給電点Ｋ１のＶＳＷＲ特性図。
第１実施形態における給電点Ｋ２のＶＳＷＲ特性図。
第１実施形態における給電点Ｋ１の放射効率特性図。
第１実施形態における給電点Ｋ２の放射効率特性図。
第１実施形態における給電点Ｋ１から給電点Ｋ２への通過電力特性図。
第１実施形態における給電点Ｋ２から給電点Ｋ１への通過電力特性図。
第１実施形態のアンテナ部の正面図。
第１実施形態のアンテナ部が所定角度傾いた状態を示す正面図。
図９Ａの配置における給電点Ｋ１の水平面の平均利得特性図。
図９Ａの配置における給電点Ｋ２の水平面の平均利得特性図。
図９Ｂの配置における給電点Ｋ１の水平面の平均利得特性図。
図９Ｂの配置における給電点Ｋ２の水平面の平均利得特性図。
比較例アンテナ部の正面図。
比較例アンテナ部の背面図。
比較例アンテナ部の上面図。
比較例アンテナ部の斜視図。
比較例アンテナ部のＶＳＷＲ特性図。
図１３Ａの低域部分の拡大図。
比較例アンテナ部の放射効率特性図。
図１４Ａの低域部分の拡大図。
第２実施形態のアンテナ部の正面図。
第２実施形態のアンテナ部の背面図。
第２実施形態のアンテナ部の上面図。
第２実施形態のアンテナ部の斜視図。
第２実施形態における給電点Ｋ１のＶＳＷＲ特性図。
第２実施形態における給電点Ｋ２のＶＳＷＲ特性図。
第２実施形態における給電点Ｋ１の放射効率特性図。
第２実施形態における給電点Ｋ２の放射効率特性図。
第２実施形態における給電点Ｋ１から給電点Ｋ２への通過電力特性図。
第２実施形態における給電点Ｋ２から給電点Ｋ１への通過電力特性図。
図９Ａの配置における給電点Ｋ１の水平面の平均利得特性図。
図９Ａの配置における給電点Ｋ２の水平面の平均利得特性図。
第３実施形態のアンテナ部の正面図。
第３実施形態のアンテナ部の長辺部の上面図。
第３実施形態のアンテナ部の短辺部の側面図。
第３実施形態のアンテナ部の斜視図。
第３実施形態における給電点Ｋ１のＶＳＷＲ特性図。
第３実施形態における給電点Ｋ２のＶＳＷＲ特性図。
第３実施形態における給電点Ｋ１の放射効率特性図。
第３実施形態における給電点Ｋ２の放射効率特性図。
第３実施形態における給電点Ｋ１から給電点Ｋ２への通過電力特性図。
第３実施形態における給電点Ｋ２から給電点Ｋ１への通過電力特性図。
図９Ａの配置における給電点Ｋ１の水平面の平均利得特性図。
図９Ａの配置における給電点Ｋ２の水平面の平均利得特性図。
第４実施形態のアンテナ部の正面図。
第４実施形態のアンテナ部の上面図。
第４実施形態のアンテナ部の斜視図。
第４実施形態における給電点Ｋ１のＶＳＷＲ特性図。
第４実施形態における給電点Ｋ２のＶＳＷＲ特性図。
第４実施形態における給電点Ｋ１の放射効率特性図。
第４実施形態における給電点Ｋ２の放射効率特性図。
第４実施形態における給電点Ｋ１から給電点Ｋ２への通過電力特性図。
第４実施形態における給電点Ｋ２から給電点Ｋ１への通過電力特性図。
図９Ａの配置における給電点Ｋ１の水平面の平均利得特性図。
図９Ａの配置における給電点Ｋ２の水平面の平均利得特性図。
第４実施形態のアンテナ部の正面側の斜視図。
第４実施形態のアンテナ部の背面側の斜視図。
第６実施形態のアンテナ部の斜視図。
第６実施形態における第１エレメントの給電状態を示す正面図。
第６実施形態における第２エレメントの給電状態を示す正面図。
第６実施形態における同軸ケーブルＦ１１４の出力端のＶＳＷＲ特性図。
第６実施形態における同軸ケーブルＦ２１４の出力端のＶＳＷＲ特性図。
第６実施形態における同軸ケーブルＦ１１４の出力端の放射効率特性図。
第６実施形態における同軸ケーブルＦ２１４の出力端の放射効率特性図。
第６実施形態における同軸ケーブルＦ１１４の出力端から同軸ケーブルＦ２１４の出力端への通過電力特性図。
第６実施形態における同軸ケーブルＦ２１４の出力端から同軸ケーブルＦ１１４の出力端への通過電力特性図。
図３２Ａの配置における同軸ケーブルＦ１１４の出力端の水平面の平均利得特性図。
図３２Ａの配置における同軸ケーブルＦ２１４の出力端の水平面の平均利得特性図。
第７実施形態における第１エレメントの正面図。
第７実施形態における第２エレメントの正面図。
第７実施形態における第１エレメントの給電状態を示す正面図。
第７実施形態における第２エレメントの給電状態を示す正面図。
第１エレメント及び第２エレメント全体の状態を表す斜視図。
第７実施形態のアンテナ部の側面図。
第７実施形態における同軸ケーブルＦ１１４の出力端のＶＳＷＲ特性図。
第７実施形態における同軸ケーブルＦ２１４の出力端のＶＳＷＲ特性図。
第７実施形態における同軸ケーブルＦ１１４の出力端の放射効率特性図。
第７実施形態における同軸ケーブルＦ２１４の出力端の放射効率特性図。
第７実施形態における同軸ケーブルＦ１１４の出力端から同軸ケーブルＦ２１４の出力端への通過電力特性図。
第７実施形態における同軸ケーブルＦ２１４の出力端から同軸ケーブルＦ１１４の出力端への通過電力特性図。
図３１Ａの配置における同軸ケーブルＦ１１４の出力端の水平面の平均利得特性図。
第７実施形態における同軸ケーブルＦ２１４の出力端の水平面の平均利得特性図。
変形例に係る同軸ケーブルＦ１１４の出力端のＶＳＷＲ特性図。
変形例に係る同軸ケーブルＦ２１４の出力端のＶＳＷＲ特性図。
変形例に係る同軸ケーブルＦ１１４の出力端の放射効率特性図。
変形例に係る同軸ケーブルＦ２１４の出力端の放射効率特性図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明を６９８ＭＨｚ及びその前後周波数から６ＧＨｚ及びその前後周波数にわたる広い周波数帯域で使用可能なアンテナ装置に適用した場合の実施の形態例を説明する。
［第１実施形態］
第１実施形態のアンテナ装置は、例えば室内あるいは車両室内の任意の部位に、任意の姿勢で設置可能な薄型ケースにアンテナ部を収容して使用される。薄型ケースは、電波透過性部材、例えばＡＢＳ樹脂製のケース本体と、設置部位に合わせて適宜成形される保持部とを含んで構成される。ケース本体は、例えば内部にアンテナ部の収容空間を有する有底四角柱状の筐体と、収容空間を封止するための蓋体とを有する。蓋体は、筐体の４つの側面のいずれか、あるいは、最も幅の広い一つの主面に設けられ、封止される。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許