JPH11330847A

JPH11330847A - アンテナ装置

Info

Publication number: JPH11330847A
Application number: JP13511498A
Authority: JP
Inventors: Hironori Okado; 広則岡戸; Shozaburo Kameda; 省三郎亀田; Mitsuhiro Suzuki; 光広鈴木
Original assignee: Yokowo Co Ltd; Yokowo Mfg Co Ltd
Current assignee: Yokowo Co Ltd
Priority date: 1998-05-18
Filing date: 1998-05-18
Publication date: 1999-11-30

Abstract

(57)【要約】【課題】誘電体の近傍にアンテナを設置する場合で
も、その位置に拘らず送受信レベルが安定した特性のア
ンテナ装置を提供する。【解決手段】たとえば自動車内のフロントガラスの前
に設置されるような、誘電体の近傍に設置され、その誘
電体を通して送受信されるもので、基板３の一面側に、
たとえばパッチ素子からなるアンテナ素子１が誘電体板
２を介して設けられ、そのアンテナ素子１の周囲の前記
基板３の一面側に電波吸収体５からなる反射防止手段が
設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば自動車内
にアンテナを設置して自動車の外との間で通信をする場
合などのように、ガラスなどの誘電体を介して相手側と
送受信をするアンテナ装置に関する。さらに詳しくは、
アンテナ装置の設置場所によりガラスなどの誘電体との
距離が異なっても、送受信レベルに変動が生じることの
ない安定した性能のアンテナ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、高速自動車道路における自動料金
収受システムの開発が進んでおり、道路上に並ぶ自動車
との間でマイクロ波帯により通信をするシステムが開発
されている。このような場合、自動車側は自動車内にア
ンテナ装置を設置し、管理側は道路の横にアンテナ装置
を有する送受信機を設置して相互間で通信が行われる。
そのため、両者間では、自動車のフロントガラスを介し
て通信が行われる。

【０００３】このような自動料金収受システムに用いら
れ、自動車内に設置されるアンテナ装置は、たとえばセ
ラミック基板などの誘電体基板の一面に接地板が設けら
れ、その反対面にストリップラインなどが設けられると
共に、電子部品がマウントされて回路が形成され、前述
の接地板が設けられる側に誘電体板を介してパッチアン
テナ素子が設けられるパッチアンテナ装置などが用いら
れる。そして、そのアンテナ素子の給電部が直接反対面
の回路と接続される構造になっている。この構造はパッ
チアンテナに限らず、他のカ−ル素子、ヘリカル素子な
どのアンテナでも接地板上に突出するようにアンテナ素
子が設けられ、その反対面側に電子部品などが設けられ
る構造になっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】自動車の車体は殆どが
金属で構成されているが、自動料金収受システムのよう
に、特定方向のみと通信をすることができればよいアン
テナ装置であればフロントガラスを介して通信を行うこ
とができ、ガラスなどの誘電体では通常は電波の影響を
受けることなく通信を行うことができる。しかし、実際
に車内にアンテナ装置を設置して車外の管理側との通信
を行うと、車内のアンテナ装置の設置場所により送受信
レベルが大きく変動した。そのため、アンテナの設計を
する場合に、これらの変動幅をマージンとして設ける必
要があり、アンテナ設計上の非常に大きな制約になると
いう問題がある。

【０００５】本発明者らは、この問題を解決するため鋭
意検討を重ねた結果、フロントガラスの近くに設けられ
るアンテナ装置は、たとえば図４に示されるように、ア
ンテナ素子１から輻射される送信信号は、その一部がフ
ロントガラス１０などで反射してアンテナ装置側に戻
り、地板を含んだ基板３で再度反射してフロントガラス
１０から送信信号Ｔ２として輻射され、反射しないで直
接フロントガラス１０を通して輻射される送信信号Ｔ１
と合成されて合成波信号として伝搬することになり、そ
の合成波信号が反射による送信信号Ｔ２の位相により変
化することを見出した。すなわち、このような合成波信
号は、一旦ガラスにより反射した信号がアンテナ面とガ
ラスとの距離Ｌによりその位相が変化するため、そのア
ンテナ装置のガラスからの距離Ｌにより合成される送信
信号のレベルが変動する。従来、アンテナ装置とガラス
などの誘電体との距離が大きかったり、その間隔が常に
一定距離であれば、送受信レベルの変動は問題になら
ず、その影響は余り考慮されていない。しかし、近距離
間で通信をする自動車料金収受システムの自動車内にア
ンテナ装置を設ける場合など、特殊な用途の場合には誘
電体でもその反射が問題となり、アンテナ装置の設置場
所により間に介在する誘電体との距離が異なると、その
送信特性が変動するということを見出した。

【０００６】この現象は、送信信号に限られるものでは
なく、受信信号の場合でもフロントガラスを介して直接
アンテナ素子に入射する信号と、地板を含めたアンテナ
面の全体により反射してガラスにより再度反射してアン
テナ素子に入射する信号との合成波で入射することにな
り、そのアンテナ装置の位置によりアンテナ面とガラス
で反射する信号の位相が変化し、合成波の受信信号のレ
ベルが変動する。

【０００７】本発明は、このような知見に基づいてなさ
れたもので、誘電体の近傍にアンテナを設置する場合で
も、その位置に拘らず送受信レベルが安定した特性のア
ンテナ装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によるアンテナ装
置は、誘電体の近傍に配置され、かつ、該誘電体を通し
て相手方と送信および／または受信をするアンテナ装置
であって、基板の一面側にアンテナ素子が設けられ、該
アンテナ素子の周囲の前記基板の一面側に反射防止手段
が設けられている。

【０００９】この構成にすることにより、アンテナ装置
の設置場所の誘電体からの距離に拘らず、また、誘電体
の種類が変化しても、常に一定の送受信レベルが得ら
れ、アンテナ装置の設計において、大きなマージンを取
る必要がなくなる。

【００１０】前記反射防止手段としては、電波吸収材料
が用いられたり、前記アンテナ素子と同じ周波数で動作
するように形成され、かつ、整合負荷に接続されたダミ
ーアンテナが用いられる。

【００１１】

【発明の実施の形態】つぎに、図面を参照しながら本発
明のアンテナ装置について説明をする。

【００１２】本発明のアンテナ装置は、前述のように、
たとえば高速自動車道の自動料金収受システムのために
自動車のフロントガラスの近傍にアンテナ装置を設置
し、車の外の比較的近傍との間で送受信をする場合に、
アンテナ装置のフロントガラスからの距離により送受信
信号レベルが変動するという知見に基づきなされたもの
で、図１にその一実施形態の平面説明図および断面説明
図が示されるように、基板３の一面側に、たとえばパッ
チ素子からなるアンテナ素子１が誘電体板２を介して設
けられ、そのアンテナ素子１の周囲の前記基板３の一面
側に電波吸収体５からなる反射防止手段が設けられてい
る。

【００１３】アンテナ素子１は、図１に示される例で
は、接地板４上に誘電体板２を介して導電体層が設けら
れたパッチ素子で構成され、所望の周波数の信号で共振
して送受信することができるような寸法に形成されてい
る。そして、その給電線１ａが基板３に設けられる貫通
孔３ａを介して基板３の裏面側に導出され、基板３の裏
面側に設けられる図示しない回路素子により形成される
回路に接続される構造になっている。しかし、アンテナ
素子１は、パッチ素子に限定されるものではなく、他の
ヘリカル素子やカール素子など他のアンテナ素子が地板
上に設けられるアンテナ装置でも同じである。

【００１４】基板３は、たとえばセラミック基板からな
り、その一面側に銅被膜などが設けられて接地板４が形
成され、裏面には図示されていないが、同様に銅被膜な
どにより配線パターンが形成されると共にストリップラ
インや回路素子が接続されて信号を処理する送受信回路
が形成されている。この基板３は、セラミック基板であ
る必要はなく、通常のプリント基板などを用いる場合で
も同様である。

【００１５】電波吸収体５は、たとえばフェライトなど
の磁性材料が使用され、基板３の接地板４上にその厚さ
が送受信信号の周波数に対して反射係数が０になるよう
な厚さに設けられている。電波吸収体５は、このような
磁性材料の電波吸収体の他に、ゴムなどの誘電材料に、
黒鉛粉末などの誘電損失をもたらす材料を混入または塗
布したものでもよい。この電波吸収体５は、板状体のも
のをアンテナ素子１の周囲の接地板４上に貼着してもよ
いし、直接接地板４上に塗布することにより設けること
もできる。

【００１６】本発明のアンテナ装置によれば、アンテナ
素子１の回りに地板があってもその表面側に電波吸収体
５からなる反射防止手段が設けられている。そのため、
たとえばこのアンテナ装置が自動車の車内に設置され、
図２に示されるように、フロントガラス１０と対向して
設けられることにより、フロントガラス１０により反射
して戻る電磁波Ｒがあっても、その電磁波Ｒは電波吸収
体５により吸収されて、再度フロントガラス１０側に反
射するということがなくなる。そのため、アンテナ素子
１から放射される信号電波は、フロントガラス１０で反
射しないでそのまま通過する透過電磁波Ｔのみが送信信
号となり、アンテナ素子１とフロントガラス１０などの
誘電体との距離には全然依存しないで、安定した出力レ
ベルで送信される。

【００１７】また、受信信号についても、アンテナ装置
に向かって入射してきた受信信号は、アンテナ素子１に
入射した信号はそのままアンテナ素子で共振して受信さ
れ、その周囲に入射した信号は、電波吸収体５により吸
収される。そのため、アンテナ装置のアンテナ面の全体
で反射する信号はなくなり、アンテナ面で反射して再度
フロントガラス１０で反射してアンテナ素子１に入射す
る信号はなくなる。そのため、位相の異なる信号との合
成による信号レベルの変化は生じない。

【００１８】その結果、送受信信号レベル共に非常に安
定し、アンテナの設置場所によりアンテナ特性が変動す
るというマージンを見込んで設計する煩わしさがなくな
る。さらに、フロントガラスなどの誘電体による反射が
関係なくなるため、異なる車種など材料の異なる誘電体
の近傍にアンテナ装置を配置する場合でも送受信レベル
の変動を殆ど来すことがない。

【００１９】図３は、本発明のアンテナ装置の他の実施
形態の説明図である。この例は、電波吸収体の代りにダ
ミーアンテナ素子６が設けられ、そのダミーアンテナ素
子６は整合負荷７に接続されることにより反射防止手段
が形成され、前述と同様に誘電体により反射した電磁波
がアンテナ面で再度反射することを防止している。

【００２０】図３においては簡略化して図示されている
が、図１に示される例と同様に、アンテナ素子１は基板
３の図示しない接地板上に、図示しない誘電体板を介し
て設けられている。そして、アンテナ素子１には図示し
ない給電線が接続され、基板３の裏面に形成される回路
に接続される構造になっている。この例では、アンテナ
素子１と、同じ周波数の信号に共振するように形成され
たダミーアンテナ素子６がアンテナ素子１の周囲に、ア
ンテナ素子１と同様に図示しない誘電体板を介して、図
示しない接地板上に設けられている。そして、そのダミ
ーアンテナ素子６は、アンテナ素子１と同様に給電線６
ａが接続され、その給電線６ａは、５０Ωの整合負荷７
を介して接地されている。すなわち、ダミーアンテナ素
子６に入射した電磁波は、そのダミーアンテナ素子６で
共振して負荷７で吸収される。その結果、電波吸収体が
設けられる場合と同様に、アンテナ素子１の周囲に入射
した電磁波は、整合負荷７に吸収され、その正面側に反
射させることはない。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、自動車の車内に配置
し、フロントガラスなどを介して道路の路肩に設置され
た送受信機との間で信号の授受を行う場合のように、誘
電体近傍に配設して、その誘電体を介して通信をする場
合にも、誘電体の影響を受けることなく、安定した送受
信レベルの送受信信号を得ることができる。その結果、
高速自動車道路における自動料金収受システムなどの自
動車内に設置するアンテナ装置を一定の性能で製造する
ことができ、大量生産を可能としてコストを引き下げる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のアンテナ装置の一実施形態の説明図で
ある。

【図２】図１のアンテナ装置を誘電体近傍に設置したと
きの送受信信号のレベルを説明する図である。

【図３】本発明のアンテナ装置の他の実施形態の説明図
である。

【図４】従来の誘電体近傍に設置するアンテナ装置の信
号レベルの変動を説明する図である。

【符号の説明】

１アンテナ素子３基板４接地板５電波吸収体６ダミーアンテナ素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】誘電体の近傍に配置され、かつ、該誘電
体を通して相手方と送信および／または受信をするアン
テナ装置であって、基板の一面側にアンテナ素子が設け
られ、該アンテナ素子の周囲の前記基板の一面側に反射
防止手段が設けられてなるアンテナ装置。
【請求項２】前記反射防止手段が電波吸収材料からな
る請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項３】前記反射防止手段が前記アンテナ素子と同
じ周波数で動作するように形成され、かつ、整合負荷に
接続されたダミーアンテナである請求項１記載のアンテ
ナ装置。