JP7734687B2 - アンテナ - Google Patents

アンテナ

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Description

本発明は、アンテナに関する。
特許文献1には、エレメントの一部がパッチアンテナの近傍に位置するAM/FMアンテナが開示されている。
特開2010-21856号公報
ところで、特許文献1では、AM/FMアンテナのエレメントの構成によっては、パッチアンテナの特性に与える影響が大きくなることがあった。
本発明の目的の一例は、別のアンテナの特性に与える影響を抑制することである。本発明の他の目的は、本明細書の記載から明らかになるであろう。
本発明の一態様は、第1周波数帯で共振する複数の並列共振部と、前記複数の並列共振部のうち、隣り合う前記並列共振部同士を接続する第1接続部と、を有する第1エレメントと、前記第1エレメントと接続される第2エレメントと、を備え、前記第1エレメントと、前記第2エレメントとで前記第1周波数帯とは異なる第2周波数帯の電波に対応する、アンテナである。
本発明の一態様によれば、別のアンテナの特性に与える影響を抑制することができる。
車両100の側面図である。 第1実施形態のアンテナ装置1の概要を説明する図である。 並列共振部20の概要を説明する図であり、図3Aは、並列共振部20の全体説明図であり、図3Bは、並列共振部20を回路図として示した図である。 第1実施形態のアンテナ装置1の斜視図である。 第1実施形態のアンテナ装置1の図であり、図5Aは、アンテナ装置1の側面図であり、図5Bは、アンテナ装置1の平面図である。 並列共振部20の図であり、図6Aは、並列共振部20の斜視図であり、図6Bは、並列共振部20の分解斜視図である。 並列共振部20の六面図である。 隣り合う並列共振部20,30の図であり、図8Aは、隣り合う並列共振部20,30の斜視図であり、図8Bは、隣り合う並列共振部20,30の側面図であり、図8Cは、隣り合う並列共振部20,30を離間させた分解斜視図である。 比較例のアンテナ装置1Xの図であり、図9Aは、アンテナ装置1Xの側面図であり、図9Bは、アンテナ装置1Xの平面図である。 第1実施形態のアンテナ装置1及び比較例のアンテナ装置1Xのそれぞれにおける、アンテナ10の仰角及び平均利得の関係を示す図である。 エレメント16の断面形状の変形例を示す図であり、図11Aは、エレメント16の断面形状の第1変形例を示す説明図であり、図11Bは、エレメント16の断面形状の第2変形例を示す説明図であり、図11Cは、エレメント16の断面形状の第3変形例を示す説明図である。 エレメント16における並列共振部の接続経路の変形例を示す図であり、図12Aは、エレメント16における並列共振部の接続経路の第1変形例であり、図12Bは、エレメント16における並列共振部の接続経路の第2変形例であり、図12Cは、エレメント16における並列共振部の接続経路の第3変形例である。 並列共振部20の第1変形例の斜視図である。 並列共振部20の第1変形例の六面図である。 並列共振部20の第2変形例の斜視図である。 並列共振部20の第2変形例の六面図である。 並列共振部20の第3変形例の斜視図である。 並列共振部20の第3変形例の六面図である。 第2実施形態のアンテナ装置1Aの図であり、図19Aは、アンテナ装置1Aの側面図であり、図19Bは、アンテナ10Aの放射素子13Aの平面図である。図19Cは、外部接続部50Aの拡大図である。 第3実施形態のアンテナ装置1Bの概要を説明する図である。 並列共振部20Bの図であり、図21Aは、並列共振部20Bの斜視図であり、図21Bは、並列共振部20Bの分解斜視図である。 並列共振部20Bの六面図である。 並列共振部20Bの配置に関する第1変形例の説明図である。 並列共振部20Bの配置に関する第2変形例を示す図であり、図24Aは、隣り合う並列共振部20B,30Bの斜視図であり、図24Bは、隣り合う並列共振部20B,30Bを離間させた分解斜視図である。 隣り合う並列共振部20B,30Bの六面図である。 エレメント16Bにおける並列共振部の接続経路の変形例を示す図であり、図26Aは、エレメント16Bにおける並列共振部の接続経路の第1変形例であり、図26Bは、エレメント16Bにおける並列共振部の接続経路の第2変形例であり、図26Cは、エレメント16Bにおける並列共振部の接続経路の第3変形例である。 第4実施形態のアンテナ装置1Cの図であり、図27Aは、アンテナ装置1Cの側面図であり、図27Bは、外部接続部50Cの拡大図である。 第5実施形態のアンテナ装置1Dの斜視図である。
本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を説明する。各図面に示される同一又は同等の構成要素、部材等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。
==第1実施形態==
まず、本実施形態のアンテナ装置1について説明する前に、図1及び図2を参照しつつ、アンテナ装置1の方向等の定義、及びアンテナ装置1の外形及び設置位置を説明する。
図1は、車両100の側面図である。図2は、第1実施形態のアンテナ装置1の概要を説明する図である。
<<方向等の定義>>
以下では、図1及び図2に示されるように、アンテナ装置1の方向等(前後方向、左右方向及び上下方向)を定義する。アンテナ装置1の前後方向、左右方向及び上下方向は、アンテナ装置1を設置した車両100における前後方向、左右方向及び上下方向と同一とする。つまり、車両100の運転席からフロント側(前側)をアンテナ装置1の前方向(前方)とし、車両100の運転席から右側をアンテナ装置1の右方向とし、車両100の運転席から天頂方向をアンテナ装置1の上方向(上方)とする。また、前方向、右方向及び上方向の各々の反対方向を、後方向(後方)、左方向及び下方向(下方)とする。なお、前後方向を長手方向、左右方向を横方向又は幅方向、上下方向を縦方向又は高さ方向と呼ぶことがある。
図1及び図2では、アンテナ装置1の方向等の理解を容易にするために、前後方向、左右方向及び上下方向の各々の方向を矢印付き線分で表している。なお、これらの矢印付き線分の交点は、座標原点を意味するものではない。また、本実施形態のアンテナ装置1の外観は、例えば、後述する図4に示されるように、前方が先細りで、かつ車両100への取付け面から上方へ向かって徐々に左右の幅が細くなるようにデザインされているので、このようなデザインの特徴が方向等の理解の助けとなる。
なお、上述した方向等の定義については、本明細書の他の実施形態においても共通である。
以下では、図1を参照しつつ、アンテナ装置1の外形及び設置位置を説明する。
<<アンテナ装置1の外形及び設置位置>>
本実施形態では、アンテナ装置1の外形(すなわち、後述するケース2の外形)は、車両100の走行時の走行風を整流し流体抵抗を低減するフィン形状(すなわち、シャークフィン形状)である。具体的には、本実施形態のアンテナ装置1の外形は、上面視では、前方が先細りで後方へ向かうに従って左右の幅が広くなる。また、本実施形態のアンテナ装置1の外形は、背面視では、車両100への取付け面から上方へ向かって徐々に左右の幅が細くなる。すなわち、本実施形態のアンテナ装置1は、前方の先端に向かうほど相対的に幅が細くなるとともに高さが低くなり、側面も内側に絞った曲面となる流線型の外形となっている。但し、アンテナ装置1の外形はこれに限定されるものではなく、例えば、立方体、直方体、円錐、角錐、球体等、様々な形状とすることができ、これらの形状を組み合わせても良い。
また、本実施形態のアンテナ装置1は、例えば、図1に示されるように、車両100のルーフ101の後方上面に設置される。但し、アンテナ装置1の設置位置は、想定する通信対象等の環境条件に応じて適宜変更できる。
アンテナ装置1は、例えば、車両100のダッシュボードの上部、バンパー、ナンバープレートの取り付け部、ピラー部等、様々な位置に設置することができる。
また、アンテナ装置1は、図1では不図示であるが、例えば、車両100のルーフパネルと車室内の天井面のルーフライニングとの間の空洞に収納されても良い。なお、車両100のルーフパネルは、アンテナ装置1が電磁波(以下、「電波」と呼ぶことがある)を受信できるよう、例えば、絶縁性の樹脂で構成されている。車両100のルーフパネルと車室内の天井面のルーフライニングとの間の空洞に収納されたアンテナ装置1は、例えばビス等によって、絶縁性の樹脂で構成されたルーフライニングに固定されることになる。但し、空洞に収納されたアンテナ装置1は、車両100のフレーム、ルーフパネルに固定されても良い。
<<アンテナ装置1の概要>>
次に、図2を参照しつつ、本実施形態におけるアンテナ装置1の概要を説明する。なお、図2では、アンテナ装置1、及びアンテナ装置1が有する構成(例えば、後述するアンテナ11など)を模式的に表すことで、本実施形態のアンテナ装置1を簡易に図示している。また、図2では、本実施形態のアンテナ装置1の内部を図示するために、後述するケース2の図示を省略し、ケース2の外形を破線で示している。
アンテナ装置1は、複数のアンテナを有するアンテナ装置である。アンテナ装置1は、図2に示されるように、ケース2と、ベース3と、基板6と、基板7と、アンテナ10と、アンテナ11とを有する。
<ケース2>
ケース2は、ベース3とともに、アンテナ10及びアンテナ11の収容空間を形成する部材である。本実施形態では、ケース2は、アンテナ装置1の上面を構成する。また、本実施形態では、ケース2は、絶縁性の樹脂材料により形成されている。但し、ケース2は、絶縁性の樹脂材料以外で、かつ電波を透過する材料により形成されても良い。また、ケース2は、絶縁性の樹脂材料の部分と、電波を透過する他の材料の部分とで構成されても良く、これらの材料を自由に組み合わせても良い。なお、ケース2は、不図示のネジによりベース3に固定されている。但し、ケース2は、ネジにより固定される場合に限られず、スナップフィット、溶着、接着などでベース3に固定されても良い。
<ベース3>
ベース3は、ケース2とともに、アンテナ10及びアンテナ11の収容空間を形成する部材である。本実施形態では、ベース3は、アンテナ装置1の底面を構成する。ベース3は、図2に示されるように、絶縁ベース4と、金属ベース5とを有する。
絶縁ベース4は、絶縁性の樹脂材料で形成される板状部材である。但し、絶縁ベース4は、絶縁性であれば樹脂材料以外の材料で形成されても良く、板状以外の形状を有していても良い。絶縁ベース4には、金属ベース5が不図示のネジで取り付けられている。
金属ベース5は、アンテナ装置1のグランドとして機能する部材である。金属ベース5は、例えば、金属製の板状部材であり、アルミニウム合金等のダイキャスト品である。但し、金属ベース5は、グランドとして機能する金属製の部材であれば板状以外の形状を有していても良く、板金により作成されても良い。金属ベース5には、図2に示されるように、アンテナ10が接続される基板6と、アンテナ11が接続される基板7とが設置されている。言い換えれば、金属ベース5には、アンテナ10が基板6を介して設置され、また、アンテナ11が基板7を介して設置されている。
図1に示されるようにアンテナ装置1がルーフ101に設置される際、金属ベース5と、ルーフ101とは電気的に接続される。これにより、金属ベース5は、アンテナ装置1が有するアンテナ10及びアンテナ11のグランドとして機能する。なお、金属ベース5は、基板6及び基板7が設置される一体の金属ベースとして設けられているが、基板6が設置される金属ベースと、基板7が設置される金属ベースとの、別体の金属ベースとして設けられても良い。このような別体の金属ベースとして設けられる場合であっても、アンテナ10及びアンテナ11のグランドとして適切に機能する。
なお、上述では、アンテナ装置1が、アンテナ装置1の底面を構成する部材としてベース3を有することについて説明した。また、ベース3が、絶縁ベース4と、グランドとして機能する金属ベース5とを有することについて説明した。しかし、ベース3の構成は、上述した場合に限られない。
例えば、ベース3は、金属ベース5のみを有していても良いし、絶縁ベース4と、金属ベース5と、別の金属ベースとを有していても良く、金属ベースの代わりに金属プレートであっても良い。また、ベース3は、絶縁ベース4と、金属ベースの代わりとなる金属プレートとで構成されても良い。
なお、本実施形態のアンテナ装置1は、アンテナ装置1の底面を構成する部材、及び、グランドとして機能する部材として、上述の部材を自由に組み合わせることができる。
本実施形態では、ケース2とベース3とが、アンテナ10及びアンテナ11を収容する。言い換えれば、ケース2とベース3とが、少なくともアンテナ10及びアンテナ11を収容する収容空間を形成する。但し、ケース2とベース3とは、アンテナ10及びアンテナ11以外の部材を収容しても良い。また、本実施形態では、ケース2とベース3とが、シャークフィンアンテナの筐体を構成する。
<基板6,7>
基板6は、アンテナ10が接続される回路基板である。また、基板7は、アンテナ11が接続される回路基板である。基板6と、基板7とは、前述したように、金属ベース5に設置されている。つまり、基板6と、基板7とは、別体の基板として金属ベース5に設置されている。この場合、小型の基板を用いることでコストを抑制することができる。しかし、アンテナ10が接続される基板と、アンテナ11が接続される基板とが、一体に形成されていても良い。この場合、アンテナ装置1の組立作業を効率化することができる。
<アンテナ10>
アンテナ10は、例えば、全球測位衛星システム(GNSS:Global Navigation Satellite System)用の1.5GHz帯(例えば、L1バンド)の電波に対応する平面アンテナ(パッチアンテナ)である。このため、以下では、アンテナ10を、「GNSSアンテナ」又は「パッチアンテナ」と呼ぶことがある。本実施形態では、アンテナ10は、GNSS用の1.5GHz帯の電波を受信する。特に、本実施形態では、アンテナ10は、L1バンド用の1559MHz~1610MHz帯の電波を受信する。また、L1バンドにおけるターゲット周波数は、本実施形態では中心周波数であり、ここでの中心周波数は、1575.42MHzである。なお、アンテナ10は、後述する第2実施形態~第5実施形態で説明するように、複数の周波数帯の電波に対応しても良く、所望の周波数帯の電波を送信及び受信のうち少なくとも一方をすれば良い。
アンテナ10が対応する通信規格及び周波数帯は、上述のものに限定するものではなく、他の通信規格及び周波数帯であっても良い。アンテナ10は、例えば、衛星デジタルラジオ放送サービス(SDARS:Satellite Digital Audio Radio Service)用の2.3GHz帯の電波に対応する平面アンテナ(パッチアンテナ)であっても良い。
また、アンテナ10は、平面アンテナに限られず、例えば、GSM、UMTS、LTE、5G用の614MHz~5100MHz(5.1GHz)帯の電波に対応するモノポールアンテナ、ダイポールアンテナ、コリニアアンテナ、ボウタイアンテナや、これらのアンテナを基とした広帯域アンテナであっても良い。
また、アンテナ10は、テレマティクス、V2X(Vehicle to Everything:車車間通信、路車間通信)、Wi-Fi、Bluetooth、DABに使用される周波数帯の電波に対応するアンテナであっても良い。さらに、アンテナ10は、キーレスエントリー用のアンテナや、スマートエントリー用のアンテナであっても良い。
また、アンテナ10は、MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)による通信に対応するアンテナであっても良い。この場合、アンテナ装置1がアンテナ10と同様のアンテナをさらに有することにより、アンテナ装置1は、MIMOによる通信に対応する。MIMOによる通信を行うアンテナ装置1では、アンテナ装置1を構成する複数のアンテナの各々からデータを送信し、複数のアンテナで同時にデータを受信する。
アンテナ10は、図2に示されるように、誘電体部材12と、放射素子13とを有する。
誘電体部材12は、セラミック等の誘電体材料で形成されている、略四辺形の板状の部材である。誘電体部材12のおもて面には、図2に示されるように、放射素子13が設けられ、誘電体部材12のうら面には、地導体膜(または、地導体板)として機能する導体であるパターン(不図示)が設けられている。なお、誘電体部材12は、誘電体基板であっても良いし、中実又は中空の樹脂製部材であっても良い。
ここで、「四辺形」とは、例えば、正方形、長方形、台形、平行四辺形などを含む、4つの辺からなる形状をいう。また、「略四辺形」の形状では、例えば、少なくとも一部の角が辺に対して斜めに切り欠かれていても良い。さらに、「略四辺形」の形状では、辺の一部に切り込み(凹部)や出っ張り(凸部)が設けられていても良い。なお、誘電体部材12の形状は、略四辺形に限られず、例えば円形、楕円形、多角形などであっても良い。また、誘電体部材12は、板状以外の形状を有していても良く、例えば、柱状、箱状、筒状であっても良い。
放射素子13は、誘電体部材12のおもて面の面積より小さい、導電性の略四辺形の部材である。放射素子13は、図2に示されるように、誘電体部材12のおもて面に設けられている。なお、放射素子13の形状は、略四辺形に限られず、例えば円形、楕円形、多角形などであっても良い。つまり、放射素子13は、所望の周波数帯(ここでは、GNSS用の1.5GHz帯)の電波を受信及び送信の少なくとも一方が可能な形状であれば良い。
放射素子13は、図2に示されるように、給電部14を有する。給電部14は、不図示の給電線が放射素子13に電気的に接続される給電点を含む部位である。本実施形態のアンテナ10は、放射素子13に接続される給電線が2本設けられている構成、すなわち、2給電方式が採用されている。2給電方式の放射素子13は、例えば、所望の円偏波を受信できるよう、縦、横の長さが等しい略正方形の形状を有する。なお、「略正方形」は、上述した「略四辺形」に含まれる形状である。
但し、アンテナ10は、放射素子13に接続される給電線が1本のみの構成、すなわち、1給電方式が採用されても良い。1給電方式の放射素子13は、例えば、所望の円偏波を受信できるよう、縦、横の長さが異なる略長方形の形状を有する。なお、「略長方形」は、上述した「略四辺形」に含まれる形状である。
但し、2給電方式や1給電方式の放射素子13は、所望の円偏波を受信及び送信の少なくとも一方ができるよう構成されても良い。
なお、アンテナ10は、1給電方式や2給電方式以外に、4給電方式など、その他の給電方式が採用されても良い。また、アンテナ10は、所望の水平偏波、所望の垂直偏波である所望の直線偏波を受信及び送信の少なくとも一方ができるよう構成されても良い。
なお、アンテナ10は、複数の周波数帯の電波に対応しても良い。詳しくは後述する図19に示される第2実施形態として説明するが、アンテナ10の放射素子13の外縁部に沿って4つのスロットが設けられても良い。スロットは、アンテナ10が受信する所望の周波数帯の電波を放射(または、反射)するためにアンテナ10に形成された開口(または、孔)である。スロット付きの放射素子13を有するアンテナ10が受信する周波数帯は、放射素子13の外形寸法から定まる周波数帯と、放射素子13に形成されたスロットの長さで定まる周波数帯との2つの周波数帯を有することになる。これにより、複数の周波数帯の電波に対応するアンテナ10を構成することができる。
また、アンテナ装置1における上下方向の大きさの制限が厳しくないなどの場合、アンテナ10は、多層式あるいは多段式のアンテナであっても良い。これにより、アンテナ10は、複数の周波数帯の電波を受信することができる。例えば、下層あるいは下段のアンテナ10のエレメントが所望の周波数帯の電波に対応し、上層あるいは上段のアンテナ10のエレメントが所望の周波数帯よりも高い又は低い周波数帯の電波に対応しても良い。このようにアンテナ10においてエレメントを2つ以上設けることにより、複数の周波数帯の電波に対応するアンテナ10を構成することもできる。
<アンテナ11>
アンテナ11は、例えば、AM/FMラジオ用の電波に対応するアンテナである。本実施形態では、アンテナ11は、例えば、522kHz~1710kHzのAM放送用の電波と、76MHz~108MHzのFM放送用の電波とを受信する。このため、以下では、アンテナ11を、「AM/FMアンテナ」と呼ぶことがある。
但し、アンテナ11は、AM放送用の電波と、FM放送用の電波との何れか一方のみを受信しても良い。なお、アンテナ11が対応する通信規格及び周波数帯は、上述のものに限定するものではなく、他の通信規格であっても良いし、例えば、DABに使用される周波数帯など、他の周波数帯であっても良い。さらに、アンテナ11は、所望の周波数帯の電波を送信及び受信のうち少なくとも何れかをすれば良い。
アンテナ11は、エレメント15と、エレメント16とを有する。
エレメント15は、エレメント16とともに、AM/FMラジオ用の電波の周波数帯で共振する素子である。また、エレメント15は、アンテナ11における誘導性のエレメントであり、ヘリカル素子(または、単に「コイル」)と呼ぶことがある。エレメント15は、図2に示されるように、金属ベース5に基板7を介して設けられる。そして、エレメント15の一端は、基板7に接続され、エレメント15の他端は、エレメント16に電気的に接続される。
エレメント16は、エレメント15とともに、AM/FMラジオ用の電波の周波数帯で共振する素子である。エレメント16は、アンテナ11における容量性のエレメントであり、容量装荷素子と呼ぶことがある。エレメント16のその他の説明は、後述する。
なお、図2では不図示であるが、アンテナ11は、エレメント15及びエレメント16の他に、エレメント15及びエレメント16を保持するホルダを有していても良い。
アンテナ装置1は、上述したように、複数のアンテナを有するアンテナ装置であり、図2に示されるように、アンテナ10とアンテナ11との、2つのアンテナを有することについて説明した。但し、アンテナ装置1は、後述する図28に示される第5実施形態で説明するように、アンテナ10と、アンテナ11とに加えて、アンテナ19を含む、3つのアンテナを有しても良いし、4つ以上のアンテナを有しても良い。
<その他の構成>
アンテナ装置1は、図2では不図示であるが、上述した構成のほか、ケース2とベース3との間に挟み込まれて固定されるパッドを有しても良い。パッドは、軟質絶縁性であり、ルーフ101とケース2との隙間を塞ぎ、美観を向上させるとともに、防塵、防水性を向上させる構成としても良い。
<<エレメント16の概要>>
アンテナ装置1のアンテナ11は、上述したように、エレメント15とともに、AM/FMラジオ用の電波の周波数帯で共振するエレメント16を有する。以下では、引き続き図2を参照しつつ、アンテナ11のエレメント16の概要を説明する。
エレメント16は、図2に示されるように、複数の並列共振部20と、外部接続部50と、基材60とを有する。
並列共振部20は、アンテナ10の対応する電波の周波数帯(ここでは、GNSS用の1.5GHz帯)で並列共振する部材である。そして、エレメント16は、図2に示されるように、複数(ここでは、24個)の並列共振部20を有する。
以下では、図2に示されるように、並列共振部20に外部接続部50を介して隣り合う並列共振部を、それぞれ並列共振部30、並列共振部40としている。但し、並列共振部20に対する並列共振部30及び並列共振部40の区別は、単に「並列共振部20に外部接続部50を介して隣り合うように位置する」という意味において便宜的なものであり、並列共振部30及び並列共振部40の各々の構成は、並列共振部20と同一である。但し、並列共振部30及び並列共振部40の各々の構成は、並列共振部20と一部が異なっていても良い。例えば、並列共振部30(又は並列共振部40)は、並列共振部20に対して、その形状が異なっていても良い。
このため、並列共振部「20」に関する説明は、並列共振部20、並列共振部30、並列共振部40を含む、複数の並列共振部に共通する説明である場合や、複数の並列共振部のいずれかの並列共振部を代表する説明である場合がある。例えば、複数の並列共振部の全てのことを指して、単に、並列共振部「20」と呼ぶことや、複数の並列共振部のいずれかの並列共振部を代表して、並列共振部「20」と呼ぶことがある。
外部接続部50は、隣り合う並列共振部20同士を接続する部材である。ここで、「接続する」とは、物理的に接続することに限定されず、「電気的に接続する」ことを含む。そして、隣り合う並列共振部20同士を「電気的に接続する」とは、例えば、隣り合う並列共振部20同士を導体でつなぐことや、電子回路、電子部品等でつなぐことを含む。なお、本実施形態では、図2に示されるように、24個の並列共振部20の全てが接続されるよう、23個の外部接続部50が設けられている。
本実施形態のエレメント16では、外部接続部50により接続された複数の並列共振部20は、AM/FMラジオ用の電波の周波数帯に対して、エレメント15とともに単一導体として動作する。すなわち、エレメント16は、エレメント15とともに、AM/FMラジオ用の電波の周波数帯で共振することになる。
なお、本実施形態のエレメント16は、外部接続部50により接続された複数(ここでは、24個)の並列共振部20を含むことになる。
また、本実施形態のエレメント16では、図2に示されるように、隣り合う並列共振部20同士を外部接続部50で接続することにより、AM/FMラジオ用の電波の周波数帯に対して容量装荷素子として機能する。このとき、エレメント16がAM/FMラジオ用の電波の周波数帯に対して容量装荷素子として機能するように並列共振部が接続されていれば、どのような接続経路であっても良い。したがって、設計の自由度が向上する。例えば、外部接続部50によって接続される複数の並列共振部20の接続経路は、蛇行していても良い。具体的には、例えば、図2に示されるように上下方向に折り返しを繰り返しながら蛇行する経路(縦ミアンダ形状の経路)となるように並列共振部を接続しても良い。
上述したように、外部接続部50により接続された複数の並列共振部20は、アンテナ11の対応する電波の周波数帯(ここでは、AM/FMラジオ用の電波の周波数帯)に対して、エレメント15とともに単一導体として動作する。
また、複数の並列共振部20の各々は、アンテナ10の対応する電波の周波数帯(ここでは、GNSS用の1.5GHz帯)で共振することにより、本実施形態のアンテナ11は、別のアンテナ(アンテナ10)の特性に与える影響を抑制することができる。なお、アンテナ10の特性に与える影響を抑制することについて、シミュレーション結果と共に後述する。
基材60は、並列共振部20及び外部接続部50が設けられる板状部材である。本実施形態では、基材60は、例えば、プリント基板(PCB:Printed-Circuit Board)である。基材60は、例えば、ガラスエポキシ樹脂等の樹脂材料に導体パターンが形成されている。但し、基材60は、フェノール樹脂等、ガラスエポキシ樹脂以外の樹脂材料に導体パターンが形成されても良い。
但し、基材60の全てが板状に形成されている必要はなく、基材60が板状以外で形成されている部分を有しても良い。例えば、基材60は、ケース2の一部であっても良いし、上述したエレメント15及びエレメント16を保持するホルダ(不図示)の一部であっても良い。このとき、ケース2及びホルダ(不図示)は、例えば樹脂製であっても良い。
なお、基材60は、上述の構成に限られず、導体パターンのみで構成されても良い。また、樹脂材料に導体パターンが形成されることで基材60を構成する場合、例えば、MID(Molded Interconnect Device)技術を使用しても良い。これにより、複雑な立体形状を有する樹脂材料に導体パターンを形成することができる。例えば、図2に示される基材60のような形状を有する樹脂材料にMID技術を使用して、導体パターンを形成することもできる。
<<並列共振部20の概要>>
エレメント16は、上述したように、エレメント15とともにアンテナ11の対応する電波(ここでは、AM/FMラジオ用の電波)の周波数帯で共振する。そして、エレメント16は、アンテナ10の対応する電波(ここでは、GNSS用の電波)の周波数帯で並列共振する並列共振部20を有する。以下では、図3を参照しつつ、エレメント16を構成する並列共振部20の概要を説明する。
図3は、並列共振部20の概要を説明する図であり、図3Aは、並列共振部20の説明図である。図3Bは、並列共振部20を回路図として示した図である。なお、図3Aでは、並列共振部20、及び並列共振部20が有する構成(例えば、後述するキャパシタ21やインダクタ22など)を模式的に表すことで、並列共振部20を簡易に図示している。
並列共振部20は、アンテナ装置1の方向等(前後方向、左右方向及び上下方向)に沿って配置されるとは限られないため、以下では、アンテナ装置1の方向等とは別に、図3に示されるように、並列共振部20の方向等(X方向、Y方向及びZ方向)を定義する。
図3Aにおいて、キャパシタ21(後述)と、インダクタ22(後述)とが並ぶ方向をX方向とする。また、インダクタ22からキャパシタ21に向かう側を+X方向とし、逆側(キャパシタ21からインダクタ22に向かう側)を-X方向とする。
また、図3Aにおいて、キャパシタ21の一対の導電体(後述する導電体23及び導電体24)が並ぶ方向をZ方向とする。また、導電体24(基材60のうら面62に位置する導電体;後述)から導電体23(基材60のおもて面61に位置する導電体;後述)に向かう側を+Z方向とし、逆側(導電体23から導電体24に向かう側)を-Z方向とする。
また、図3Aにおいて、X方向及びZ方向に垂直な方向をY方向とする。また、図3Aの矢印で示される方向を+Y方向とする。矢印で示される方向とは逆側を-Y方向とする。
なお、上述した方向等の定義については、本明細書の他の実施形態においても共通である。
並列共振部20は、図3Aに示されるように、キャパシタ21と、インダクタ22とを有する。すなわち、本実施形態の並列共振部20では、図3Bに示されるように、CとLで並列共振回路を構成することによって、アンテナ10の対応する電波の周波数帯(ここでは、GNSS用の1.5GHz帯)で共振する。ここで、並列共振部20のキャパシタ21が、図3Bに示されるCに相当し、並列共振部20のインダクタ22が、図3Bに示されるLに相当する。なお、キャパシタ21及びインダクタ22の大きさや形状は、アンテナ10の対応する電波の周波数帯によって、自由に調整することが可能である。
キャパシタ21は、並列共振部20のうち、図3Aの一点鎖線で囲まれる領域であり、図3BのCで表されるように、並列共振回路のうち、コンデンサとして機能する部材である。キャパシタ21は、導電体23と、導電体24とからなる、互いに対向するように位置する一対の導電体を有する。
インダクタ22は、並列共振部20のうち、図3Aの一点鎖線で囲まれる領域以外の領域であり、図3BのLで表されるように、並列共振回路のうち、コイルとして機能する部材である。本実施形態の並列共振部20では、インダクタ22は、キャパシタ21に並列に接続される。
インダクタ22は、腕部27と、腕部28と、内部接続部29を有する。そして、腕部27は、導電体23から延在し、腕部28は、導電体24から延在する。内部接続部29は、腕部27と、腕部28とを接続する部材である。
本実施形態の並列共振部20では、図3Aに示されるように、導電体23及び腕部27は、基材60のおもて面61に位置する。そして、導電体24及び腕部28は、基材60のうら面62に位置する。なお、基材60の「おもて面」とは、並列共振部20のエレメント16の板面のうち、ケース2に対向する側の面である。基材60の「うら面」とは、ケース2に対向する側とは反対側の面である。なお、おもて面61とうら面62とは、互いに対向する面である。そして、内部接続部29は、図3Aに示されるように、基材60のおもて面61に位置する腕部27と、基材60のうら面62に位置する腕部28とを接続する。
なお、キャパシタ21と、インダクタ22とは、共振する電波の所望の周波数帯に合わせて、形状、寸法などを自由に調整することができる。
<<エレメント16及び並列共振部20の詳細>>
次に、上述において概要を説明したエレメント16及び並列共振部20について、図4~図7を参照しつつ、具体的な構成について説明する。
図4は、第1実施形態のアンテナ装置1の斜視図である。図5は、第1実施形態のアンテナ装置1の図であり、図5Aは、アンテナ装置1の側面図であり、図5Bは、アンテナ装置1の平面図である。図6は、並列共振部20の図であり、図6Aは、並列共振部20の斜視図であり、図6Bは、並列共振部20の分解斜視図である。図7は、並列共振部20の六面図である。
なお、図5Bに示される平面図は、アンテナ装置1を上方から見た図である。また、図7において、並列共振部20を-Z方向に見たときを正面視として、(a)左側面図、(b)上面図、(c)正面図、(d)底面図、(e)右側面図、(f)背面図を表している。
<アンテナ10とアンテナ11との位置関係>
まず、エレメント16の詳細について説明するために、アンテナ10とアンテナ11との位置関係について説明する。本実施形態のアンテナ装置1では、図5A及び図5Bに示されるように、アンテナ10の第1領域A1の少なくとも一部と、アンテナ11の第2領域A2の少なくとも一部とが重複するよう、アンテナ10とアンテナ11とが位置している。
ここで、第1領域A1は、側面視又は上面視において、アンテナ10が存在する領域であり、図5A及び図5Bに示されるように、アンテナ10の最も前側の端部から、最も後側の端部までの領域である。また、第2領域A2は、側面視又は上面視において、アンテナ11が存在する領域であり、図5A及び図5Bに示されるように、アンテナ11の最も前側の端部から、最も後側の端部までの領域である。
本実施形態のアンテナ装置1では、図5Aに示される側面視において、アンテナ10の第1領域A1は、アンテナ11の第2領域A2に含まれている。但し、例えば、アンテナ11よりもアンテナ10が大きく形成されることなどにより、アンテナ11の第2領域A2が、アンテナ10の第1領域A1に含まれていても良い。また、アンテナ10がアンテナ11に対して前側にずれて配置されることで、アンテナ10の第1領域A1の一部が、アンテナ11の第2領域A2に含まれていても良い。アンテナ10の第1領域A1の一部が、アンテナ11の第2領域A2に含まれている場合、アンテナ10の第1領域A1の一部と、アンテナ11の第2領域A2の一部とが重複することになる。さらに、アンテナ10の第1領域A1と、アンテナ11の第2領域A2とが非重複であっても良い。
本実施形態のアンテナ装置1では、図5Bに示される上面視において、アンテナ10の第1領域A1は、アンテナ11の第2領域A2に含まれている。但し、例えば、アンテナ11よりもアンテナ10が大きく形成されることなどにより、アンテナ11の第2領域A2が、アンテナ10の第1領域A1に含まれていても良い。また、アンテナ10がアンテナ11に対して右側又は左側にずれて配置されることで、アンテナ10の第1領域A1の一部が、アンテナ11の第2領域A2に含まれていても良い。アンテナ10の第1領域A1の一部が、アンテナ11の第2領域A2に含まれている場合、アンテナ10の第1領域A1の一部と、アンテナ11の第2領域A2の一部とが重複することになる。さらに、アンテナ10の第1領域A1と、アンテナ11の第2領域A2とが非重複であっても良い。
なお、本実施形態のアンテナ装置1では、側面視及び上面視において、アンテナ10の第1領域A1の少なくとも一部と、アンテナ11の第2領域A2の少なくとも一部とが重複している。しかし、例えば、側面視においてアンテナ10の第1領域A1と、アンテナ11の第2領域A2とが重複している一方、上面視においてアンテナ10の第1領域A1と、アンテナ11の第2領域A2とが非重複であっても良い。
上述したように、複数の並列共振部20は、AM/FMラジオ用の電波の周波数帯に対して、エレメント15とともに単一導体として動作する。さらに、複数の並列共振部20は、アンテナ10の対応する電波の周波数帯(ここでは、GNSS用の1.5GHz帯)で共振する。そうすると、複数の並列共振部20は、アンテナ10の対応する電波の周波数帯に対しては、単一導体として動作する際の影響を抑制することができる。これにより、アンテナ10の位置や領域とアンテナ11の位置や領域とが互いに重複する場合であっても、アンテナ11(特に、エレメント16)によりアンテナ10の特性に与える影響を抑制することができる。
<エレメント16の詳細>
本実施形態では、エレメント16は、図5Bの上面視に示されるように、集合体17と、集合体18との2つの集合体で構成されている。集合体17と、集合体18との各々は、複数の並列共振部20と、外部接続部50と、基材60とを有する。そして、集合体17と、集合体18とは、互いに離間しており、エレメント15に各々接続される。
集合体17と、集合体18との各々は、ベース3の板面に垂直な面に対して傾斜している。具体的には、集合体17は、下方ほど左側に行くように傾斜する一方、集合体18は、下方ほど右側に行くように傾斜している。すなわち、集合体17の下縁部の一点から対向する集合体18の下縁部の一点までの距離は、集合体17の上縁部の一点から対向する集合体18の上縁部の一点までの距離よりも大きくなっている。すなわち、本実施形態の集合体17及び集合体18は、上縁部同士の距離の方が下縁部同士の距離よりも小さく構成されている。これにより、アンテナ装置の外形がフィン形状(すなわち、シャークフィン形状)である場合に、フィン形状のケース2の内側の形状に沿うようにエレメント16を配置することができるため、ケース2内の空間を最大限活用しながら、アンテナ11の特性も確保可能となる。
ただし、集合体17と、集合体18とは、ベース3の板面に垂直な面に対して平行に配置されても良いし、ベース3の板面に平行に配置されても良い。また、エレメント16は、2つの集合体に限られず、3つ以上の集合体で構成されても良い。さらに、エレメント16は、1つの集合体のみで構成されても良く、図2に示されるアンテナ装置1の説明図で表されるように、一枚の板状部材として構成されても良い。
なお、詳しくは後述する図11に示されるエレメント16の断面形状の変形例として説明するが、集合体17と、集合体18との上縁部同士が接続されている構成であっても良い(図11B及び図11Cに示される逆V字形状又は逆U字形状)。また、集合体17と、集合体18との下縁部同士が接続されている構成であっても良い(V字形状又はU字形状)。また、本実施形態の集合体17及び集合体18は、上縁部同士の距離の方が下縁部同士の距離よりも小さく構成されているが、上縁部同士の距離の方が下縁部同士の距離よりも大きく構成されても良い。
また、エレメント16が1つの集合体で構成される場合、集合体は、ベース3の板面に垂直な面に平行に配置されても良い(I字形状)。また、エレメント16が1つの集合体で構成される場合、集合体は、ベース3の板面に平行に配置されても良い(マイナス記号の形状)。
<並列共振部20の詳細>
上述したように、並列共振部20は、キャパシタ21と、インダクタ22とを有する。なお、キャパシタ21は、並列共振部20のうち、図6Aの一点鎖線で囲まれる領域であり、インダクタ22は、並列共振部20のうち、図6Aの一点鎖線で囲まれる領域以外の領域である。
本実施形態では、並列共振部20は、図6A及び図6Bに示されるように、キャパシタ21と、インダクタ22とを構成する一対の板状部材が、内部接続部29により接続される構成を有する。具体的には、基材60のおもて面61に位置する、導電体23及び腕部27で構成される部分と、基材60のうら面62に位置する、導電体24及び腕部28とで構成される部分とが、内部接続部29により接続される。このような構成により、並列共振部20は、分布定数回路として形成されることになる。
本実施形態では、並列共振部20の最大寸法を小さく構成している。ここで、最大寸法とは、並列共振部20の外形における2点間の距離のうち、最も長い2点間の距離である。最大寸法は、例えば、立体形状における対角線、構造を形成する各辺(縦、横、高さ、厚み、直径)のうちの最大寸法の部分である。並列共振部20の最大寸法を小さく構成することにより、複数の並列共振部20は、アンテナ10の対応する電波の周波数帯に対しては、単一導体として動作する際の影響を抑制することができる。したがって、アンテナ10の特性に与える影響を抑制することができる。
具体的には、本実施形態では、並列共振部20の最大寸法が、アンテナ10の対応する電波の波長の10分の1以下である。但し、アンテナ10の特性に与える影響を抑制することができれば、並列共振部20の最大寸法が、アンテナ10の対応する電波の波長の10分の1より大きくても良い。
なお、本実施形態では、図7に示される並列共振部20の平面視において、内部接続部29は、並列共振部20の外形の外縁よりも外形の中心の側に位置する。なお、ここで、「中心」とは、並列共振部20の外形における幾何中心である。すなわち、インダクタ22の腕部27は、キャパシタ21の導電体23から延び出た後、並列共振部20の外形の外縁側から内側に延びるように形成されている。言い換えると、インダクタ22の腕部27はキャパシタ21の導電体23から延在し、並列共振部20の外形の外縁側から中心に向かって旋回する渦巻きを形成している、あるいは、インダクタ22の腕部27は並列共振部20の外形の中心から外縁に向かって旋回する渦巻きを形成し、キャパシタ21の導電体23に接続されている。
また、インダクタ22の腕部28は、キャパシタ21の導電体24から延び出た後、並列共振部20の外形の外縁側から内側に延びるように形成されている。言い換えると、インダクタ22の腕部28はキャパシタ21の導電体24から延在し、並列共振部20の外形の外縁側から中心に向かって旋回する渦巻きを形成している、あるいは、インダクタ22の腕部28は並列共振部20の外形の中心から外縁に向かって旋回する渦巻きを形成し、キャパシタ21の導電体24に接続されている。そして、腕部27と腕部28は、並列共振部20の外形の外縁よりも外形の中心の側において、内部接続部29で接続されている。このように並列共振部20を構成することにより、並列共振部20の最大寸法を小さくすることができる。
但し、並列共振部20の最大寸法をアンテナ10の対応する電波の波長の10分の1以下に形成することができれば、内部接続部29の位置は、並列共振部20の外形の中心側に限定されず、共振並列部20の外形の外縁側であっても良い。
なお、本実施形態では、内部接続部29は、基材60に形成されたスルーホール又はビア・ホールによる導体部である。これにより、腕部27と、腕部28とを接続している。
本実施形態では、図7に示される並列共振部20の平面視((c)正面図又は(f)背面図)において、並列共振部20の外形は、四辺形であり、より具体的には、略正方形である。但し、並列共振部20の外形は、後述する図13~図18に示される並列共振部20の変形例のように、略正方形以外の四辺形や円形であっても良い。また、並列共振部20の外形は、不図示であるが、三角形や五角形などの多角形、楕円形、半円形、及び半楕円形のいずれかの形状であっても良いし、上述の形状を組み合わせて構成しても良い。
本実施形態の並列共振部20は、図6Bに示されるように、隣り合う並列共振部30と接続される接続領域25と、隣り合う並列共振部40と接続される接続領域26とを有する。そして、接続領域26は、うら面62において接続領域25に対向する領域以外に位置する。言い換えると、接続領域25は、おもて面61において接続領域26に対向する領域以外に位置する。
また、図7に示される並列共振部20の平面視において、接続領域26は、うら面62において接続領域25に対向する領域に対して、並列共振部20の外形の中心を通る直線を軸とした線対称、又は、並列共振部20の外形の中心における点対称となる領域に位置する。言い換えると、接続領域25は、おもて面61において接続領域26に対向する領域に対して、並列共振部20の外形の中心を通る直線を軸とした線対称、又は、並列共振部20の外形の中心における点対称となる領域に位置する。
<<外部接続部50の詳細>>
次に、前述で概要を説明した外部接続部50について、図8を参照しつつ、具体的な構成について説明する。
図8は、隣り合う並列共振部20,30の図であり、図8Aは、隣り合う並列共振部20,30の斜視図であり、図8Bは、隣り合う並列共振部20,30の側面図であり、図8Cは、隣り合う並列共振部20,30を離間させた分解斜視図である。
図8A~図8Cに示されるように、並列共振部30も、並列共振部20と同様に、キャパシタ31と、インダクタ32とを有する。そして、キャパシタ31は、おもて面61に位置する導電体33と、うら面62に位置する導電体34とからなる、互いに対向するように位置する一対の導電体を有する。インダクタ32は、キャパシタ31に並列に接続され、腕部37と、腕部38と、腕部37と腕部38とを接続する内部接続部39とを有する。
図8Cに示されるように、外部接続部50は、並列共振部20のキャパシタ21と、並列共振部30のキャパシタ31とを接続する。なお、本実施形態では、外部接続部50は、並列共振部20のキャパシタ21のうち、おもて面に位置する導電体23と、並列共振部30のキャパシタ31のうち、うら面に位置する導電体34とを接続している。
本実施形態では、外部接続部50は、基材60に形成されたスルーホール又はビア・ホールによる導体部である。これにより、導電体23と、導電体34とを接続している。
本実施形態では、並列共振部20と同様に、外部接続部50の最大寸法も小さく構成している。外部接続部50の最大寸法を小さく構成することにより、アンテナ10の特性に与える影響を抑制することができる。
具体的には、本実施形態では、外部接続部50の最大寸法が、アンテナ10の対応する電波の波長の10分の1以下である。但し、アンテナ10の特性に与える影響を抑制することができれば、外部接続部50の最大寸法が、アンテナ10の対応する電波の波長の10分の1より大きくても良い。
<<比較例>>
次に、本実施形態のアンテナ11の特性について説明するために、図9に示される比較例のアンテナ11Aを説明する。
図9は、比較例のアンテナ装置1Xの図であり、図9Aは、アンテナ装置1Xの側面図であり、図9Bは、アンテナ装置1Xの平面図である。
上述した本実施形態のアンテナ11のエレメント16は、図5に示されるように、複数の並列共振部20を含む集合体17、18を有していた。比較例のアンテナ11Xのエレメント16Xは、図9に示されるように、1つの金属体で構成されている。具体的には、比較例のエレメント16Xは、左右の金属体部分が、上部(頂部)の金属体部分によって接続された形状を有しており、一枚の金属板が折り曲げられたような形状を有する。したがって、比較例のエレメント16Xは、本実施形態のアンテナ11のように複数の並列共振部20と外部接続部50とによりエレメント16が構成されない。
なお、エレメント16Xの構成以外の比較例のアンテナ装置1Xの構成については、本実施形態のアンテナ装置1と同様である。すなわち、アンテナ11Xは、エレメント16Xと、エレメント15とでAM/FMラジオ用の電波の周波数帯で共振するように構成されている。また、アンテナ10の第1領域A1の少なくとも一部と、アンテナ11Xの第2領域A2の少なくとも一部とが重複するよう、アンテナ10とアンテナ11Xとが位置している。
<<アンテナ装置1及びアンテナ装置1Xにおけるアンテナ10の特性の比較>>
図10は、第1実施形態のアンテナ装置1及び比較例のアンテナ装置1Xのそれぞれにおける、アンテナ10の仰角及び平均利得の関係を示す図である。
図10において、横軸は仰角を表し、縦軸は平均利得を表す。また、図10において、比較例のアンテナ装置1Xにおけるアンテナ10の計算結果を一点鎖線及び×印で示し、本実施形態のアンテナ装置1におけるアンテナ10の計算結果を実線および+印で示している。さらに、比較のために、アンテナ10のみの構成(本実施形態のアンテナ装置1からアンテナ11を取り除いた構成)における計算結果を破線及び○印で示している。
図10に示されるように、比較例のアンテナ装置1Xにおけるアンテナ10の計算結果と、本実施形態のアンテナ装置1におけるアンテナ10の計算結果とを比較すると、各仰角において大幅に平均利得が向上している。また、本実施形態のアンテナ装置1におけるアンテナ10の計算結果と、アンテナ10のみの構成における計算結果とを比較すると、各仰角における平均利得の低下はかなり小さい。このことから、本実施形態のアンテナ装置1におけるアンテナ11は、アンテナ10の特性に与える影響を抑制することができる。
<<エレメント16の断面形状の変形例>>
次に、図11を参照しつつ、エレメント16の断面形状についての変形例を説明する。
図11は、エレメント16の断面形状の変形例を示す図であり、図11Aは、エレメント16の断面形状の第1変形例を示す説明図であり、図11Bは、エレメント16の断面形状の第2変形例を示す説明図であり、図11Cは、エレメント16の断面形状の第3変形例を示す説明図である。図11A~図11Cは、それぞれエレメント16を前後方向に垂直な面で切ったときの断面図である。
<エレメント16の断面形状の第1変形例>
第1変形例のエレメント16の断面形状は、図11Aに示されるように、I字形状である。すなわち、エレメント16は、左右方向に垂直な平板形状である。ただし、平板形状のエレメント16が、上下方向及び左右方向の少なくとも一方の方向に対して所定角度傾いた形状であっても良い。
また、エレメント16は、上下方向に垂直な平板形状であっても良い。このとき、エレメント16の断面形状は、マイナス記号の形状である。エレメント16の断面形状をこのように形成しても、エレメント16は、エレメント15とともに、適切にAM/FMラジオ用の電波の周波数帯で共振することができる。そして、第1変形例のエレメント16によっても、アンテナ10の特性に与える影響を抑制することができる。
<エレメント16の断面形状の第2変形例>
第2変形例のエレメント16の断面形状は、図11Bに示されるように、上側に凸となる逆U字形状である。但し、エレメント16は、下側に凸となるU字形状であっても良い。エレメント16の断面形状をこのように形成しても、エレメント16は、エレメント15とともに、適切にAM/FMラジオ用の電波の周波数帯で共振することができる。そして、第2変形例のエレメント16によっても、アンテナ10の特性に与える影響を抑制することができる。
<エレメント16の断面形状の第3変形例>
第3変形例のエレメント16の断面形状は、図11Cに示されるように、上側に凸となる逆V字形状である。但し、エレメント16は、下側に凸となるV字形状であっても良い。エレメント16の断面形状をこのように形成しても、エレメント16は、エレメント15とともに、適切にAM/FMラジオ用の電波の周波数帯で共振することができる。そして、第3変形例のエレメント16によっても、アンテナ10の特性に与える影響を抑制することができる。
なお、不図示であるが、図11Bに示される逆U字形状のエレメント16や、図11Cに示される逆V字形状のエレメント16において、エレメント16の上部(頂部)が平板形状であっても良い。具体的には、エレメント16の断面形状は、台形の辺における底辺以外の辺に沿った形状となる。
<エレメント16の断面形状の第1変形例~第3変形例の組み合わせ>
以上のように、エレメント16の断面形状の第1変形例~第3変形例をそれぞれ説明した。なお、上述のエレメント16の断面形状の第1変形例~第3変形例を自由に組み合わせることができる。このように、エレメント16の断面形状の第1変形例~第3変形例を組み合わせた場合であっても、エレメント15とともに、適切にAM/FMラジオ用の電波の周波数帯で共振し、アンテナ10の特性に与える影響を抑制することができる。
<<エレメント16における並列共振部の接続経路の変形例>>
次に、図12を参照しつつ、エレメント16における並列共振部の接続経路についての変形例を説明する。以下で説明するエレメント16における並列共振部の接続経路の変形例では、隣り合う並列共振部同士との接続を変える(すなわち、外部接続部50の位置を変える)ことによって、エレメント16における並列共振部の接続経路を変えることができる。
なお、上述したように、エレメント16は、エレメント15とともにAM/FMラジオ用の電波の周波数帯で共振する素子であり、アンテナ11における容量装荷素子として機能する。エレメント16がAM/FMラジオ用の電波の周波数帯に対して容量装荷素子として機能すれば、どのような並列共振部の接続経路であっても良い。つまり、複数の並列共振部20に対して、外部接続部50をどのように位置させても良い。したがって、以下に示す変形例は、並列共振部の接続経路の具体例であり、以下に示す変形例以外の並列共振部の接続経路を構成しても良い。
図12は、エレメント16における並列共振部の接続経路の変形例を示す図であり、図12Aは、エレメント16における並列共振部の接続経路の第1変形例であり、図12Bは、エレメント16における並列共振部の接続経路の第2変形例であり、図12Cは、エレメント16における並列共振部の接続経路の第3変形例である。
<エレメント16における並列共振部の接続経路の第1変形例>
第1変形例におけるエレメント16における並列共振部の接続経路は、図12Aに示されるように、前後方向に折り返しを繰り返しながら蛇行する経路(横ミアンダ形状の経路)である。エレメント16における並列共振部の接続経路をこのように構成しても、エレメント16は、エレメント15とともに、適切にAM/FMラジオ用の電波の周波数帯で共振することができる。また、アンテナ10の特性に与える影響を抑制することができる。さらに、設計の自由度を向上させることができる。
<エレメント16における並列共振部の接続経路の第2変形例>
第2変形例におけるエレメント16における並列共振部の接続経路は、図12Bに示されるように、前後方向・左右方向に不規則に折り返しながら蛇行する経路である。エレメント16における並列共振部の接続経路をこのように構成しても、エレメント16は、エレメント15とともに、適切にAM/FMラジオ用の電波の周波数帯で共振することができる。また、アンテナ10の特性に与える影響を抑制することができる。さらに、設計の自由度を向上させることができる。
<エレメント16における並列共振部の接続経路の第3変形例>
第1変形例及び第2変形例では、図に示される全ての並列共振部20を一筆書きで通過するように、エレメント16における並列共振部の接続経路が構成されていた。しかし、第3変形例では、左側の2列に位置する並列共振部20においては、左右方向に折り返しを繰り返しながら蛇行しつつ、右側の1列に位置する並列共振部20においては、これらの蛇行する経路からそれぞれ分岐して接続されている。エレメント16における並列共振部の接続経路をこのように構成しても、エレメント16は、エレメント15とともに、適切にAM/FMラジオ用の電波の周波数帯で共振することができる。また、アンテナ10の特性に与える影響を抑制することができる。さらに、設計の自由度を向上させることができる。
<エレメント16における並列共振部の接続経路の第1変形例~第3変形例の組み合わせ>
なお、上述では、エレメント16における並列共振部の接続経路の第1変形例~第3変形例をそれぞれ説明したが、上述の第1変形例~第3変形例を自由に組み合わせることができる。
例えば、2つや4つなどの複数の並列共振部20ごとに1ブロックとし、各々のブロックごとに接続経路を変更しても良い。また、接続経路は、蛇行する経路でなくても良い。例えば、接続経路が、周回するように構成してもよいし、渦を巻くように構成してもよいし、直線的に構成しても良い。
<<並列共振部20の変形例>>
次に、図13~図18を参照しつつ、並列共振部20の変形例を説明する。
<並列共振部20の第1変形例>
図13は、並列共振部20の第1変形例の斜視図である。図14は、並列共振部20の第1変形例の六面図である。
図14において、第1変形例の並列共振部20を-Z方向に見たときを正面視として、(a)左側面図、(b)上面図、(c)正面図、(d)底面図、(e)右側面図、(f)背面図を表している。
上述した、図6及び図7に示される並列共振部20の外形は、平面視において、略正方形であった。しかし、図13及び図14に示されるように、第1変形例の並列共振部20の外形は、平面視において、略長方形である。より具体的には、X方向よりもY方向の長さが長い略長方形である。しかし、第1変形例の並列共振部20の外形は、Y方向よりもX方向の長さが長い略長方形であっても良い。
並列共振部20の外形を略長方形に形成することにより、複数の並列共振部20で構成されるエレメント16の形状を柔軟に形成することができる。例えば、略正方形の並列共振部20を配置することができないエレメント16の端部の領域であっても、略長方形の並列共振部20であれば配置することができる。これにより、例えば、図5のエレメント16の上部に位置する並列共振部20のように、エレメント16に並列共振部20を無駄なく配置することができ、エレメント16の容量を大きくすることができる。エレメント16を略長方形の並列共振部20を配置することによって形成してもよいし、略正方形の並列共振部20と組み合わせて配置して形成してもよい。
<並列共振部20の第2変形例>
図15は、並列共振部20の第2変形例の斜視図である。図16は、並列共振部20の第2変形例の六面図である。
図16において、第2変形例の並列共振部20を-Z方向に見たときを正面視として、(a)左側面図、(b)上面図、(c)正面図、(d)底面図、(e)右側面図、(f)背面図を表している。
上述した、図6及び図7に示される並列共振部20における接続領域25及び接続領域26は、図6Bに示されるように、Y軸方向に並んで配置されていた。しかし、図16に示されるように、第2変形例の並列共振部20における接続領域25及び接続領域26は、対角に位置している。すなわち、3次元の立体構造で見た場合、接続領域25と接続領域26とは互いに最も離れた位置にある。
並列共振部20における接続領域25及び接続領域26を対角に位置することにより、並列共振部20に対して隣り合う並列共振部30(又は隣り合う並列共振部40)の位置を柔軟に設定することができる。これにより、設計の自由度を向上させることができる。また、エレメント16を第2変形例の並列共振部20のみを配置することによって形成してもよいし、図6及び図7に示される並列共振部20と第2変形例の並列共振部20とを組み合わせて配置して形成してもよいし、第1変形例の並列共振部20と組み合わせて配置して形成してもよい。
<並列共振部20の第3変形例>
図17は、並列共振部20の第3変形例の斜視図である。図18は、並列共振部20の第3変形例の六面図である。
図18において、第3変形例の並列共振部20を-Z方向に見たときを正面視として、(a)左側面図、(b)上面図、(c)正面図、(d)底面図、(e)右側面図、(f)背面図を表している。
図17及び図18に示されるように、第3変形例の並列共振部20の外形は、平面視において、略円形である。しかし、第3変形例の並列共振部20の外形は、楕円形や半円形であっても良い。なお、第3変形例の並列共振部20における接続領域25及び接続領域26は、Y軸方向に並んで配置されている。また、エレメント16を第3変形例の並列共振部20のみを配置することによって形成してもよいし、図6及び図7に示される並列共振部20と第3変形例の並列共振部20とを組み合わせて配置して形成してもよいし、第2変形例の並列共振部20と組み合わせて配置して形成してもよい。
<並列共振部20の第1変形例~第3変形例の組み合わせ>
なお、上述では、並列共振部20の第1変形例~第3変形例をそれぞれ説明したが、上述の第1変形例~第3変形例の並列共振部20及び図6-図7に示される並列共振部20の少なくとも2つを自由に組み合わせて配置してもよい。
==第2実施形態==
以上では、第1実施形態のアンテナ装置1について説明した。つまり、第1実施形態のアンテナ装置1のアンテナ10は、1つの周波数帯(例えば、GNSS用の1.5GHz帯)の電波に対応している。しかし、アンテナ装置が有するアンテナは、複数の周波数帯の電波に対応しても良い。そこで、以下では、複数の周波数帯の電波に対応するアンテナ10Aを有する第2実施形態のアンテナ装置1について説明する。
図19は、第2実施形態のアンテナ装置1Aの図であり、図19Aは、アンテナ装置1Aの側面図であり、図19Bは、アンテナ10Aの放射素子13Aの平面図である。図19Cは、外部接続部50Aの拡大図である。
アンテナ10Aの放射素子13Aには、図19Bに示されるように、放射素子13Aの外縁部に沿って4つのスロット70が設けられている。スロット70は、アンテナ10Aが受信する所望の周波数帯の電波を放射(または、反射)するためにアンテナ10Aに形成された開口(または、孔)である。スロット70付きの放射素子13Aを有するアンテナ10Aが受信する周波数帯は、放射素子13Aの外形寸法から定まる周波数帯と、放射素子13Aに形成されたスロット70の長さで定まる周波数帯との2つの周波数帯を有することになる。
図19Bに示されるスロット70の形状は略長方形であるが、この形状に限定されず、放射素子の中心に向かって凸となるように湾曲する形状であってもよいし、少なくとも1つの凸部を有する形状であってもよいし、波形形状であってもよい。また、図19Bに示されるスロット70は4か所に設けられているが、これに限定されず、さらに異なる周波数帯の電波に対応するスロットを複数設けていてもよく、アンテナ10Aが異なる3つ以上の周波数帯の電波に対応するように構成してもよい。
これにより、アンテナ10Aは、例えば、上述したL1バンドと、L2バンドとの2つの周波数帯の電波を受信することができる。本実施形態では、アンテナ10Aは、例えば、L1バンドに加えて、L2バンド用の1212MHz~1254MHz帯の電波を受信する。また、L2バンドにおけるターゲット周波数は、本実施形態では中心周波数であり、ここでの中心周波数は、1227.6MHzである。なお、放射素子13Aを有するアンテナ10Aは、L1バンド及びL2バンドに限られず、所望の2つの周波数帯の電波を受信しても良く、3つ以上の周波数帯の電波を受信しても良い。また、放射素子13Aを有するアンテナ10Aは、所望の複数の周波数帯の電波を送信及び受信のうち少なくとも一方を行えば良い。
なお、アンテナ10Aが複数の周波数帯の電波を受信するために、放射素子13Aに、スロット70ではなく、切れ込み(スリット)が形成されても良い。また、不図示であるが、スロット70は、ミアンダ部を有しても良い。これにより、図19Bに示すミアンダ部を有しないスロット70と比べて、スロット70の全長が長くなり、電気長も増大する。そうすると、ミアンダ部を有するスロット70の場合には、放射素子13Aから定まる共振周波数を低下させることができ、アンテナ10Aが受信する電波の2つの周波数帯の設定の自由度を向上させることができる。
また、アンテナ装置1Aにおける上下方向の大きさの制限が厳しくないなどの場合、アンテナ10Aは、複数の周波数帯の電波を受信するために、多層式あるいは多段式のアンテナであっても良い。例えば、下層あるいは下段のアンテナ10Aのエレメントが所望の周波数帯の電波に対応し、上層あるいは上段のアンテナ10Aのエレメントが所望の周波数帯よりも高い又は低い周波数帯の電波に対応しても良い。このようにアンテナ10Aにおいてエレメントを2つ以上設けることにより、複数の周波数帯の電波に対応するアンテナ10Aを構成することができる。
本実施形態のアンテナ装置1Aにおいて、アンテナ11Aのエレメント16Aは、図19A及び図19Cに示されるように、第1実施形態と異なる外部接続部50Aを有する。なお、アンテナ装置1Aのその他の構成については、第1実施形態のアンテナ装置1と同様である。
外部接続部50Aは、集中定数回路によって構成される。集中定数回路によって構成される外部接続部50Aは、図19Cに示されるように、キャパシタ部分Cとインダクタ部分Lとで構成される並列共振回路である。但し、集中定数回路によって構成される外部接続部50Aは、インダクタ部分Lのみで構成されても良いし、並列共振回路を構成可能な素子の組み合わせであれば良い。
そして、図19A及び図19Cに示されるように、外部接続部50Aの一方の端子が並列共振部20に接続され、他方の端子が並列共振部20に隣り合う並列共振部30に接続される。このようにして、隣り合う並列共振部20及び並列共振部30を跨ぐように、集中定数回路によって構成される外部接続部50Aが設けられることになる。
本実施形態のアンテナ装置1Aのアンテナ11Aでは、エレメント16Aの並列共振部20が、アンテナ10Aの対応する電波の複数の周波数帯のうち、一の周波数帯(例えば、L1バンド)で共振する。また、本実施形態のアンテナ装置1Aのアンテナ11Aでは、エレメント16Aの外部接続部50Aが、アンテナ10Aの対応する電波の複数の周波数帯のうち、別の周波数帯(例えば、L2バンド)で共振する。これにより、複数の周波数帯(ここでは、L1バンド及びL2バンド)の電波に対応するアンテナ10Aの特性に与える影響を抑制することができる。
==第3実施形態==
<<エレメント16B>>
上述した第2実施形態のアンテナ装置1Aでは、エレメント16Aが集中定数回路によって構成される外部接続部50Aを有することにより、複数の周波数帯の電波に対応するアンテナ10Aの特性に与える影響を抑制することができる。しかし、第2実施形態と異なる構成によっても、複数の周波数帯の電波に対応するアンテナの特性に与える影響を抑制することができる。そこで、以下では、複数の周波数帯の電波に対応するアンテナ10Bを有する第3実施形態のアンテナ装置1Bについて説明する。
図20は、第3実施形態のアンテナ装置1Bの概要を説明する図である。図21は、並列共振部20Bの図であり、図21Aは、並列共振部20Bの斜視図であり、図21Bは、並列共振部20Bの分解斜視図である。図22は、並列共振部20Bの六面図である。
なお、図20では、アンテナ装置1B、及びアンテナ装置1Bが有する構成(例えば、後述するアンテナ11Bなど)を模式的に表すことで、アンテナ装置1Bを簡易に図示している。本実施形態のアンテナ装置1Bの詳細な形状や構成については、以下で説明する場合を除いて、図4や図5に示す第1実施形態のアンテナ装置1と同様である。また、図20では、アンテナ装置1Bの内部を図示するために、ケース2の図示を省略している。
本実施形態のアンテナ装置1Bは、第2実施形態におけるアンテナ10Aと同様に、例えば、L1バンド及びL2バンドなどの複数の周波数帯の電波に対応するアンテナ10Bを有する。また、本実施形態のアンテナ装置1Bでは、アンテナ11Bのエレメント16Bは、例えば、L1バンドの周波数帯で共振する並列共振部(例えば、並列共振部20B)と、例えば、L2バンドの周波数帯で共振する並列共振部(例えば、並列共振部30B及び並列共振部40B)を有する。つまり、エレメント16Bは、共振周波数が互いに異なる2種類の並列共振部を有する。これにより、複数の周波数帯(ここでは、L1バンド及びL2バンド)の電波に対応するアンテナ10Bの特性に与える影響を抑制することができる。
なお、以下では、共振周波数が互いに異なる2種類の並列共振部のうち、一の周波数帯で共振する並列共振部(図20では、並列共振部20B)を、「A周波数帯の並列共振部」と呼ぶことがある。図20では、A周波数帯の並列共振部は、ドットによるハッチングを施すことで図示している。また、共振周波数が互いに異なる2種類の並列共振部のうち、別の周波数帯で共振する並列共振部(図20では、並列共振部30B及び並列共振部40B)を、「B周波数帯の並列共振部」と呼ぶことがある。図20では、B周波数帯の並列共振部は、斜線によるハッチングを施すことで図示している。
なお、図21及び図22では、A周波数帯の並列共振部である並列共振部20Bの詳細な構成を図示している。A周波数帯の並列共振部である並列共振部20Bの構成は、隣り合う並列共振部30B及び並列共振部40Bが、A周波数帯と異なるB周波数帯の並列共振部である以外は、図6及び図7に示される第1実施形態の並列共振部20の構成と同様である。
なお、本実施形態のエレメント16Bでは、A周波数帯の並列共振部と、B周波数帯の並列共振部とが、図20に示されるように、1つずつ交互に配置されている。また、本実施形態のエレメント16Bでは、A周波数帯の並列共振部と、B周波数帯の並列共振部とが、一層構造の基材60に配置されている。しかし、これに限定されず、例えば、A周波数帯の電波に対応する並列共振部20Bと、B周波数帯の電波に対応する並列共振部30Bと、A周波数帯及びB周波数帯とも異なるC周波数帯の電波に対応する並列共振部40Bとを配置して3周波数帯の電波に対応させてもよい。また、並列共振部20Bの配置の態様は、これらの場合に限られない。そこで、以下では、並列共振部20Bの配置に関する変形例を説明する。
<<並列共振部20Bの配置に関する変形例>>
<並列共振部20Bの配置に関する第1変形例>
図23は、並列共振部20Bの配置に関する第1変形例の説明図である。
図23に示される第1変形例のエレメント16Bでは、A周波数帯の並列共振部と、B周波数帯の並列共振部とが、2つずつ交互に配置されている。このような配置によっても、複数の周波数帯(ここでは、L1バンド及びL2バンド)の電波に対応するアンテナ10Bの特性に与える影響を抑制することができる。
但し、エレメント16Bでは、A周波数帯の並列共振部と、B周波数帯の並列共振部とが、任意の数だけ交互に配置されても良い。また、エレメント16Bでは、A周波数帯の並列共振部と、B周波数帯の並列共振部とが、不規則に配置されても良い。
<並列共振部20Bの配置に関する第2変形例>
図24は、並列共振部20Bの配置に関する第2変形例を示す図であり、図24Aは、隣り合う並列共振部20B,30Bの斜視図であり、図24Bは、隣り合う並列共振部20B,30Bを離間させた分解斜視図である。図25は、隣り合う並列共振部20B,30Bの六面図である。
図24及び図25に示される第2変形例では、基材60は、多層構造で形成されている。具体的には、基材60は、誘電層63と、誘電層64と、誘電層65との3つの誘電層からなる。誘電層63は、基材60のうち、おもて面側に位置する層である。誘電層65は、基材60のうち、うら面側に位置する層である。誘電層64は、基材60のうち、誘電層63と誘電層65との間に位置する層である。
また、誘電層63には、図24Bに示されるように、並列共振部30Bが設けられている。また、誘電層65には、並列共振部20Bが設けられている。そして、誘電層64には、並列共振部20Bと並列共振部30Bとを接続する外部接続部50Bが設けられている。並列共振部20Bと並列共振部30Bとは基材の厚み方向(図24においてはZ方向)に重なって配置されるように位置している。すなわち、第2変形例において、並列共振部20Bと並列共振部30Bとは積層している。なお、さらに誘電層66と誘電層67とを備え、5つの誘電層からなる基材にそれぞれ対応する周波数帯の電波が異なる並列共振部20B、並列共振部30B、並列共振部40Bを備えてもよい。なお、平面視において、並列共振部20Bの全体と並列共振部30Bの全体とは略重複しているが、例えば、X方向及びY方向の少なくとも一方向において互いにシフトして位置していても良いし、並列共振部20Bの一部と並列共振部30Bの一部とが重複するように位置していても良い。
図20に示されるエレメント16Bでは、隣り合う並列共振部20B及び並列共振部30Bは、一層構造で形成されている基材60に設けられている。これに限られず、図24及び図25に示される第2変形例のように、多層構造で形成されている基材60に、隣り合う並列共振部20B及び並列共振部30Bを配置することもできる。このような配置によっても、複数の周波数帯(ここでは、L1バンド及びL2バンド)の電波に対応するアンテナ10Bの特性に与える影響を抑制することができる。
<<エレメント16Bにおける並列共振部の接続経路の変形例>>
上述の図12では、第1実施形態のエレメント16における並列共振部の接続経路の変形例を説明した。同様に、第3実施形態のエレメント16Bにおいても、隣り合う並列共振部同士との接続を変える(すなわち、外部接続部50Bの位置を変える)ことによって、エレメント16Bにおける並列共振部の接続経路を変えることができる。
図26は、エレメント16Bにおける並列共振部の接続経路の変形例を示す図であり、図26Aは、エレメント16Bにおける並列共振部の接続経路の第1変形例の説明図であり、図26Bは、エレメント16Bにおける並列共振部の接続経路の第2変形例の説明図であり、図26Cは、エレメント16Bにおける並列共振部の接続経路の第3変形例の説明図である。
<エレメント16Bにおける並列共振部の接続経路の第1変形例>
第1変形例におけるエレメント16Bにおける並列共振部の接続経路は、図26Aに示されるように、前後方向に折り返しを繰り返しながら蛇行する経路(横ミアンダ形状の経路)である。あるいは、エレメント16Bにおける並列共振部の接続経路は、上下方向に折り返しながら蛇行する経路(縦ミアンダ形状の経路)であってもよい。エレメント16Bにおける並列共振部の接続経路をこのように構成しても、エレメント16Bは、エレメント15とともに、適切にAM/FMラジオ用の電波の周波数帯で共振することができる。また、設計の自由度を向上させることができる。
<エレメント16Bにおける並列共振部の接続経路の第2変形例>
第2変形例におけるエレメント16Bにおける並列共振部の接続経路は、図26Bに示されるように、前後方向・左右方向に不規則に折り返しながら蛇行する経路である。エレメント16Bにおける並列共振部の接続経路をこのように構成しても、エレメント16Bは、エレメント15とともに、適切にAM/FMラジオ用の電波の周波数帯で共振することができる。また、設計の自由度を向上させることができる。
<エレメント16Bにおける並列共振部の接続経路の第3変形例>
第1変形例及び第2変形例では、図に示される全ての並列共振部20Bを一筆書きで通過するように、エレメント16Bにおける並列共振部の接続経路が構成されていた。しかし、第3変形例では、左側の2列に位置する並列共振部20Bにおいては、左右方向に折り返しを繰り返しながら蛇行しつつ、右側の1列に位置する並列共振部20Bにおいては、これらの蛇行する経路からそれぞれ分岐して接続されている。エレメント16Bにおける並列共振部の接続経路をこのように構成しても、エレメント16Bは、エレメント15とともに、適切にAM/FMラジオ用の電波の周波数帯で共振することができる。また、設計の自由度を向上させることができる。
<エレメント16Bにおける並列共振部の接続経路の第1変形例~第3変形例の組み合わせ>
なお、上述では、エレメント16並列共振部20Bにおける並列共振部の接続経路の第1変形例~第3変形例をそれぞれ説明したが、上述の第1変形例~第3変形例を自由に組み合わせることができる。
例えば、2つや4つなどの複数の並列共振部20Bごとに1ブロックとし、各々のブロックごとに接続経路を変更しても良い。また、接続経路は、蛇行する経路でなくても良い。例えば、接続経路が、渦を巻いて周回するように構成してもよいし、直線的に構成しても良い。
==第4実施形態==
以上では、第3実施形態のアンテナ装置1Bについて説明した。つまり、第3実施形態のアンテナ装置1Bのアンテナ10Bは、2つの周波数帯(例えば、L1バンド及びL2バンド)の電波に対応している。しかし、アンテナ装置が有するアンテナは、3つの周波数帯の電波に対応しても良い。そこで、以下では、3つの周波数帯の電波に対応するアンテナ10Cを有する第4実施形態のアンテナ装置1について説明する。
図27は、第4実施形態のアンテナ装置1Cの図であり、図27Aは、アンテナ装置1Cの側面図であり、図27Bは、外部接続部50Cの拡大図である。
第3実施形態のアンテナ10Bは、例えば、L1バンドと、L2バンドとの2つの周波数帯の電波を受信することができる。本実施形態のアンテナ10Cは、詳しい図示は省略するが、L1バンド及びL2バンドに加え、例えば、L5バンドの周波数帯の電波を受信することができる。本実施形態では、アンテナ10Cは、L1バンド及びL2バンドに加えて、L5バンド用の1164MHz~1214MHz帯の電波を受信する。また、L5バンドにおけるターゲット周波数は、本実施形態では中心周波数であり、ここでの中心周波数は、1176.45MHzである。すなわち、本実施形態のアンテナ10Cは、3つの周波数帯の電波を受信することができる。
本実施形態のアンテナ装置1Cのアンテナ11Cにおいて、エレメント16Cは、前述した第2実施形態と同様の外部接続部50Cを有する。すなわち、外部接続部50Cは、集中定数回路によって構成される。集中定数回路によって構成される外部接続部50Cは、図27Cに示されるように、キャパシタ部分Cとインダクタ部分Lとで構成される並列共振回路である。但し、集中定数回路によって構成される外部接続部50Cは、インダクタ部分Lのみで構成されても良いし、並列共振回路を構成可能な素子の組み合わせであれば良い。
そして、図27A及び図27Bに示されるように、外部接続部50Cの一方の端子が並列共振部20Cに接続され、他方の端子が並列共振部20Cに隣り合う並列共振部30Cに接続される。このようにして、隣り合う並列共振部20C及び並列共振部30Cを跨ぐように、集中定数回路によって構成される外部接続部50Cが設けられることになる。
本実施形態のアンテナ装置1Cのアンテナ11Cでは、第3実施形態のアンテナ装置1Bと同様に、エレメント16Cは、例えば、L1バンドの周波数帯で共振する並列共振部(例えば、並列共振部20C)と、例えば、L2バンドの周波数帯で共振する並列共振部(例えば、並列共振部30C及び並列共振部40C)を有する。
そして、本実施形態では、外部接続部50Cが、アンテナ10Cの対応する電波の複数の周波数帯のうち、別の電波の周波数帯(例えば、L5バンド)で共振する。これにより、3つの周波数帯(ここでは、GNSS用のL1バンド、L2バンド及びL5バンド)の電波に対応するアンテナ10Cの特性に与える影響を抑制することができる。なお、アンテナ装置1Cのその他の構成については、第3実施形態のアンテナ装置1Bと同様である。
==第5実施形態==
上述した第1実施形態~第4実施形態のアンテナ装置(例えば、アンテナ装置1)では、AM/FMアンテナ(例えば、アンテナ11)の近傍には、1つのパッチアンテナ(例えば、アンテナ10)が位置していた。但し、AM/FMアンテナ(例えば、アンテナ11)の近傍には、複数のアンテナが位置しても良い。つまり、本実施形態のアンテナ装置1Dのように、さらに別のアンテナを有しても良い。
図28は、第5実施形態のアンテナ装置1Dの斜視図である。
アンテナ装置1Dは、図28に示されるように、アンテナ10と、アンテナ11と、アンテナ19とを有する。
本実施形態のアンテナ装置1Dにおける、アンテナ10と、アンテナ11とは、例えば、第1実施形態のアンテナ装置1におけるアンテナ10とアンテナ11と同一のアンテナである。すなわち、アンテナ10は、GNSS用の1.5GHz帯の電波に対応するパッチアンテナであり、アンテナ11は、AM/FMラジオ用の電波に対応するアンテナである。
本実施形態のアンテナ装置1Dがさらに有するアンテナ19は、例えば、SDARS用の2.3GHz帯の電波に対応するパッチアンテナである。つまり、アンテナ装置1Dでは、アンテナ10の対応する電波の周波数帯と、アンテナ19の対応する電波の周波数帯とは異なる。なお、アンテナ19はパッチアンテナに限定されず、モノポールアンテナ、ダイポールアンテナ、コリニアアンテナ、ボウタイアンテナなど他のアンテナ形式であってもよいし、テレマティクス用アンテナ、V2X用アンテナ、Wi-Fi用アンテナ、Blue-tooth用アンテナ、キーレス用アンテナ、スマートキー用アンテナなど様々な周波数帯に対応するアンテナであってもよい。
本実施形態のアンテナ装置1Dにおいては、エレメント16Dは、例えば、図19に示される第2実施形態におけるエレメント16Aと同様である。すなわち、エレメント16Dの複数の並列共振部20Dは、アンテナ10の対応する電波の周波数帯(例えば、GNSS用の1.5GHz帯)で共振する。また、エレメント16Dの外部接続部50Dは、集中定数回路によって構成され、アンテナ19の対応する電波の周波数帯(例えば、SDARS用の2.3GHz帯)で共振する。これにより、複数のアンテナ(アンテナ10及びアンテナ19)の特性に与える影響を抑制することができる。
但し、本実施形態のアンテナ装置1Dにおいては、エレメント16Dは、例えば、図20に示される第3実施形態におけるエレメント16Bと同様であっても良い。すなわち、エレメント16Dは、アンテナ10の対応する電波の周波数帯で共振する並列共振部(例えば、並列共振部20D)と、アンテナ19の対応する電波の周波数帯で共振する並列共振部(例えば、並列共振部30D及び並列共振部40D)を有していても良い。これにより、複数のアンテナ(アンテナ10及びアンテナ19)の特性に与える影響を抑制することができる。
==まとめ==
以上、本発明の実施の形態であるアンテナ11,11Aについて説明した。アンテナ11は、例えば、図2,図4,図5に示されるように、例えば、GNSS用の1.5GHz帯(L1バンド)で共振する複数の並列共振部20,30,40と、複数の並列共振部20,30,40のうち、隣り合う並列共振部同士(並列共振部20,30又は並列共振部20,40)を接続する外部接続部50と、を有するエレメント16と、エレメント16と接続されるエレメント15と、を備える。そして、エレメント16と、エレメント15とで、GNSS用の1.5GHz帯(L1バンド)とは異なる、例えば、AM/FMラジオ用の周波数帯(522kHz~1710kHzのAM放送用と、76MHz~108MHzのFM放送用)の電波に対応する。このようなアンテナ11によれば、別のアンテナ(アンテナ10)の特性に与える影響を抑制することができる。
ここで、GNSS用の1.5GHz帯(L1バンド)は、「第1周波数帯」に相当し、AM/FMラジオ用の周波数帯は、「第2周波数帯」に相当する。また、外部接続部50は、「第1接続部」に相当する。また、エレメント16は、「第1エレメント」に相当し、エレメント15は、「第2エレメント」に相当する。
また、アンテナ11において、例えば、図2,図4,図5に示されるように、エレメント16は、基材60を有し、複数の並列共振部20,30,40は基材60に設けられている。これにより、別のアンテナ(アンテナ10)の特性に与える影響を抑制するアンテナ11のエレメント16を容易に構成することができる。
また、アンテナ11において、例えば、図6Aに示されるように、並列共振部20の最大寸法が、例えば、GNSS用の1.5GHz帯(L1バンド)の波長の10分の1以下である。これにより、別のアンテナ(アンテナ10)の特性に与える影響を抑制することができる。
また、アンテナ11において、例えば、図6Bに示されるように、外部接続部50の長さが、例えば、GNSS用の1.5GHz帯(L1バンド)の波長の10分の1以下である。これにより、別のアンテナ(アンテナ10)の特性に与える影響を抑制することができる。
また、アンテナ11において、例えば、図7,図14,図16,図18に示されるように、並列共振部20の平面視において、並列共振部20の外形は、四辺形、多角形、円形、楕円形、半円形、及び半楕円形のいずれかの形状又はいずれかの形状の組み合わせである。これにより、別のアンテナ(アンテナ10)の特性に与える影響を抑制するアンテナ(アンテナ11)のエレメント16を、様々な並列共振部20の形状で構成することができる。したがって、設計の自由度を向上させることができる。
また、アンテナ11において、例えば、図3,図6,図7に示されるように、並列共振部20は、互いに対向するように位置する一対の導電体23,24を有するキャパシタ21と、キャパシタ21に並列に接続されるインダクタ22と、を有する。これにより、並列共振部20を、例えば、GNSS用の1.5GHz帯(L1バンド)で共振させることができる。
また、アンテナ11において、例えば、図3,図6,図7に示されるように、インダクタ22は、一対の導電体23,24の一方の導電体23と他方の導電体24とを接続する内部接続部29を有し、並列共振部20の平面視において、内部接続部29は、並列共振部20の外形の外縁よりも外形の中心の側に位置する。これにより、並列共振部20の最大寸法を小さくすることができる。
また、アンテナ11において、例えば、図3,図6,図7に示されるように、エレメント16は、基材60を有し、並列共振部20は、キャパシタ21として動作する導電体23及び導電体24と、インダクタ22として動作するとともに、導電体23から延在する腕部27及び導電体24から延在する腕部28と、腕部27及び腕部28を接続する内部接続部29と、を有する。そして、導電体23及び腕部27は、基材60のおもて面61に位置し、導電体24及び腕部28は、基材60のおもて面61に対向するうら面62に位置する。これにより、別のアンテナ(アンテナ10)の特性に与える影響を抑制するアンテナ11のエレメント16を容易に構成することができる。
ここで、導電体23は、「第1導電体」に相当し、導電体24は、「第2導電体」に相当する。また、腕部27は、「第1腕部」に相当し、腕部28は、「第2腕部」に相当する。また、おもて面61は、「第1面」に相当し、うら面62は、「第2面」に相当する。
また、アンテナ11において、例えば、図7に示されるように、並列共振部20の平面視において、腕部28は、並列共振部20の外形の外縁よりも外形の中心の側に位置する。これにより、並列共振部20の最大寸法を小さくすることができる。
また、アンテナ11において、例えば、図6,図7に示されるように、複数の並列共振部は、並列共振部30と、並列共振部20と、並列共振部40と、を有する。また、並列共振部30と並列共振部20とが隣り合い、並列共振部20と並列共振部40とが隣り合うように配置される。また、並列共振部20は、並列共振部30と並列共振部20とを接続する接続領域25と、並列共振部20と並列共振部40とを接続する接続領域26と、を有する。また、接続領域25は、基材60のおもて面61に位置し、接続領域26は、基材60のうら面62に位置する。これにより、別のアンテナ(アンテナ10)の特性に与える影響を抑制するアンテナ11のエレメント16を容易に構成することができる。また、並列共振部20に対して隣り合う並列共振部30(又は隣り合う並列共振部40)の位置を柔軟に設定することができるため、設計の自由度を向上させることができる。
ここで、並列共振部30は、「第1並列共振部」に相当し、並列共振部20は、「第2並列共振部」に相当し、並列共振部40は、「第3並列共振部」に相当する。また、接続領域25は、「第1接続領域」に相当し、接続領域26は、「第2接続領域」に相当する。
また、アンテナ11において、例えば、図6,図7に示されるように、接続領域26は、うら面62において接続領域25に対向する領域以外に位置する。これにより、別のアンテナ(アンテナ10)の特性に与える影響を抑制するアンテナ11のエレメント16を容易に構成することができる。また、並列共振部20に対して隣り合う並列共振部30(又は隣り合う並列共振部40)の位置を柔軟に設定することができるため、設計の自由度を向上させることができる。
また、アンテナ11において、例えば、図7に示されるように、並列共振部20の平面視において、接続領域26は、うら面62において接続領域25と対向する領域に対して、並列共振部20の外形の中心を通る直線を軸とした線対称、又は、並列共振部20の外形の中心における点対称となる領域に位置する。これにより、別のアンテナ(アンテナ10)の特性に与える影響を抑制するアンテナ11のエレメント16を容易に構成することができる。また、並列共振部20に対して隣り合う並列共振部30(又は隣り合う並列共振部40)の位置を柔軟に設定することができるため、設計の自由度を向上させることができる。
また、アンテナ11において、例えば、図6Bに示されるように、接続領域25及び接続領域26の少なくとも一方に、並列共振部30及び並列共振部40の少なくとも一方が接続されている。これにより、別のアンテナ(アンテナ10)の特性に与える影響を抑制するアンテナ11のエレメント16を容易に構成することができる。また、並列共振部20に対して隣り合う並列共振部30(又は隣り合う並列共振部40)の位置を柔軟に設定することができるため、設計の自由度を向上させることができる。
ここで、並列共振部30及び並列共振部40の少なくとも一方は、「別の並列共振部」に相当する。
また、アンテナ11において、例えば、図2,図4,図5に示されるように、並列共振部は、分布定数回路である。これにより、別のアンテナ(アンテナ10)の特性に与える影響を抑制するアンテナ11のエレメント16を容易に構成することができる。
また、アンテナ11において、例えば、図2,図12に示されるように、外部接続部50によって接続される複数の並列共振部20,30,40の接続経路は蛇行している。これにより、別のアンテナ(アンテナ10)の特性に与える影響を抑制するアンテナ11のエレメント16を容易に構成することができる。また、設計の自由度を向上させることができる。
また、アンテナ11Aにおいて、例えば、図19に示されるように、外部接続部50Aは、集中定数回路であり、集中定数回路は、GNSS用の1.5GHz帯(L1バンド)及びAM/FMラジオ用の周波数帯と異なる、例えば、L2バンドで共振する。これにより、複数の周波数帯の電波に対応する別のアンテナ(アンテナ10A)の特性に与える影響を抑制することができる。
ここで、L2バンドは、「第3周波数帯」に相当する。
上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。また、本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更や改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれるのはいうまでもない。
1,1A~1D,1X アンテナ装置
2 ケース
3 ベース
4 絶縁ベース
5 金属ベース
6,7,8 基板
10,10A アンテナ(GNSSアンテナ,パッチアンテナ)
11,11A,11B,11X アンテナ(AM/FMアンテナ)
12 誘電体部材
13,13A 放射素子
14 給電部
15 エレメント
16,16B,16X エレメント
17,18 集合体
19 アンテナ
20,20B 並列共振部
21 キャパシタ
22 インダクタ
23,24 導電体
25,26 接続領域
27,28 腕部
29 内部接続部
30,30B 並列共振部
31 キャパシタ
32 インダクタ
33,34 導電体
35,36 接続領域
37,38 腕部
39 内部接続部
40,40B 並列共振部
50,50A~50C 外部接続部
60 基材
61 おもて面
62 うら面
63~65 誘電層
70 スロット
100 車両
101 ルーフ

Claims (17)

  1. 第1周波数帯で共振する複数の並列共振部と、前記複数の並列共振部のうち、隣り合う前記並列共振部同士を接続する第1接続部と、を有する第1エレメントと、
    前記第1エレメントと接続される第2エレメントと、を備え、
    前記第1エレメントと、前記第2エレメントとで前記第1周波数帯とは異なる第2周波数帯の電波に対応し、
    前記第1接続部によって接続される前記複数の並列共振部の接続経路は蛇行している、
    アンテナ。
  2. 前記第1接続部は、集中定数回路であり、
    前記集中定数回路は、前記第1周波数帯及び前記第2周波数帯と異なる第3周波数帯で共振する、
    請求項に記載のアンテナ。
  3. 第1周波数帯で共振する複数の並列共振部と、前記複数の並列共振部のうち、隣り合う前記並列共振部同士を接続する第1接続部と、を有する第1エレメントと、
    前記第1エレメントと接続される第2エレメントと、を備え、
    前記第1エレメントと、前記第2エレメントとで前記第1周波数帯とは異なる第2周波数帯の電波に対応し、
    前記第1接続部は、集中定数回路であり、
    前記集中定数回路は、前記第1周波数帯及び前記第2周波数帯と異なる第3周波数帯で共振する、
    アンテナ。
  4. 前記第1接続部によって接続される前記複数の並列共振部の接続経路は蛇行している、
    請求項に記載のアンテナ。
  5. 前記第1エレメントは、基材を有し、
    前記複数の並列共振部は前記基材に設けられている、
    請求項1から4のいずれか一項に記載のアンテナ。
  6. 前記並列共振部の最大寸法が、前記第1周波数帯の波長の10分の1以下である、
    請求項1から5のいずれか一項に記載のアンテナ。
  7. 前記第1接続部の長さが、前記第1周波数帯の波長の10分の1以下である、
    請求項1からのいずれか一項に記載のアンテナ。
  8. 前記並列共振部の平面視において、前記並列共振部の外形は、四辺形、多角形、円形、楕円形、半円形、及び半楕円形のいずれかの形状又はいずれかの形状の組み合わせである、
    請求項1からのいずれか一項に記載のアンテナ。
  9. 前記並列共振部は、
    互いに対向するように位置する一対の導電体を有するキャパシタと、
    前記キャパシタに並列に接続されるインダクタと、を有する、
    請求項1からのいずれか一項に記載のアンテナ。
  10. 前記インダクタは、前記一対の導電体の一方の導電体と他方の導電体とを接続する第2接続部を有し、
    前記並列共振部の平面視において、前記第2接続部は、前記並列共振部の外形の外縁よりも前記外形の中心の側に位置する、
    請求項に記載のアンテナ。
  11. 前記第1エレメントは、基材を有し、
    前記並列共振部は、
    キャパシタとして動作する第1導電体及び第2導電体と、
    インダクタとして動作するとともに、前記第1導電体から延在する第1腕部及び前記第2導電体から延在する第2腕部と、
    前記第1腕部及び前記第2腕部を接続する第2接続部と、を有し、
    前記第1導電体及び前記第1腕部は、前記基材の第1面に位置し、
    前記第2導電体及び前記第2腕部は、前記基材の前記第1面に対向する第2面に位置する、
    請求項1からのいずれか一項に記載のアンテナ。
  12. 前記並列共振部の平面視において、前記第2接続部は、前記並列共振部の外形の外縁よりも前記外形の中心の側に位置する、
    請求項11に記載のアンテナ。
  13. 前記複数の並列共振部は、第1並列共振部と、第2並列共振部と、第3並列共振部と、を有し、
    前記第1並列共振部と前記第2並列共振部とが隣り合い、前記第2並列共振部と前記第3並列共振部とが隣り合うように配置され、
    前記第2並列共振部は、前記第1並列共振部と前記第2並列共振部とを接続する第1接続領域と、前記第2並列共振部と前記第3並列共振部とを接続する第2接続領域と、を有し、
    前記第1接続領域は、前記基材の前記第1面に位置し、
    前記第2接続領域は、前記基材の前記第2面に位置する、
    請求項11又は12に記載のアンテナ。
  14. 前記第2接続領域は、前記第2面において前記第1接続領域に対向する領域以外に位置する、
    請求項13に記載のアンテナ。
  15. 前記並列共振部の平面視において、前記第2接続領域は、前記第2面において前記第1接続領域と対向する領域に対して、前記並列共振部の外形の中心を通る直線を軸とした線対称、又は、前記並列共振部の外形の中心における点対称となる領域に位置する、
    請求項14に記載のアンテナ。
  16. 前記第1接続領域及び前記第2接続領域の少なくとも一方に、別の並列共振部が接続されている、
    請求項13から15のいずれか一項に記載のアンテナ。
  17. 前記並列共振部は、分布定数回路である、
    請求項1から16のいずれか一項に記載のアンテナ。
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