5691035 ヘリカルアンテナ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5691035

(24)【登録日】2015年2月13日

(45)【発行日】2015年4月1日

(54)【発明の名称】ヘリカルアンテナ

(51)【国際特許分類】

   H01Q 11/08 20060101AFI20150312BHJP

   H01Q 9/30 20060101ALI20150312BHJP

   H01Q 1/36 20060101ALI20150312BHJP

【ＦＩ】

   H01Q11/08

   H01Q9/30

   H01Q1/36

【請求項の数】3

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2012-235251(P2012-235251)

(22)【出願日】2012年10月25日

(65)【公開番号】特開2014-86931(P2014-86931A)

(43)【公開日】2014年5月12日

【審査請求日】2013年11月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】593079944

【氏名又は名称】株式会社ビートソニック

(74)【代理人】

【識別番号】100090239

【弁理士】

【氏名又は名称】三宅 始

(74)【代理人】

【識別番号】100100859

【弁理士】

【氏名又は名称】有賀 昌也

(72)【発明者】

【氏名】戸谷 勉

(72)【発明者】

【氏名】宮島 永治

(72)【発明者】

【氏名】堀内 雄一

【審査官】 富澤 哲生

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−３３００１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５７−１４２００４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１７６９３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第５４８９９１６（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許第５９９０８４８（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｑ １１／０８

Ｈ０１Ｑ １／３６

Ｈ０１Ｑ ９／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

螺旋状に巻回したアンテナ線のコイルリングの内側に静電気誘導体から成る樹脂製ロッドを挿入したヘリカルアンテナであって、
前記ロッドに断面形状が多角形の角材を用い、
多角形の外側に突出する複数個の角部のうち、少なくとも２個の角部が前記コイルリングと点接触するとともに、少なくとも１個の角部が前記コイルリングと非接触となり、かつ多角形の辺のいずれもがコイルリングと非接触となるように、ロッドをアンテナ線のコイルリングの内側に挿入したことを特徴とするヘリカルアンテナ。

【請求項2】

前記ロッドの断面形状が四角形又は三角形であることを特徴とする請求項１に記載のヘリカルアンテナ。

【請求項3】

螺旋状に巻回したアンテナ線のコイルリングの内側に静電気誘導体から成る樹脂製ロッドを挿入したヘリカルアンテナであって、
前記ロッドが前記コイルリングの内径より小さい外径を有する円形の断面形状を有し、
ロッドの円周部分の一部が前記コイルリングと線接触し、円周部分の残余がコイルリングと非接触となるようにロッドをアンテナ線のコイルリングに挿入したことを特徴とするヘリカルアンテナ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はヘリカルアンテナに関する。

【背景技術】

【0002】

ヘリカルアンテナの一形式として、特開２０１２−１６９８９２号及び特開２０１１−２２８７６７号には、円柱状の樹脂製ロッドにアンテナ線を螺旋状に巻回し、アンテナ線のコイルリングの全周がロッドの外周に密着している車載用ヘリカルアンテナが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２−１６９８９２号公報

【特許文献2】特開２０１１−２２８７６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本願発明者等はこの種のヘリカルアンテナの受信特性の向上を図るため、アンテナ線の線径、巻回数、巻回ピッチ、コイルリング径、コイルリング長、ロッドの材質、寸法、形状が異なる多数の試作品を用意し、それぞれの試作品について受信特性を検証する実験を行った。
本願発明者はその実験において、静電気誘導体から成る樹脂製ロッドの外周面がアンテナ線のコイルリングと部分的に線接触し、又は点接触するように、アンテナ線のコイルリング内にロッドを挿入し、若しくはロッドにアンテナ線を巻回した場合、車載用ヘリカルアンテナの受信感度が向上するという知見を得た。
本発明はかかる知見に基づいて成されたものである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

請求項１に記載の発明は、螺旋状に巻回したアンテナ線のコイルリングの内側に静電気誘導体から成る樹脂製ロッドを挿入したヘリカルアンテナであって、
前記ロッドに断面形状が多角形の角材を用い、
多角形の外側に突出する複数個の角部のうち、少なくとも２個の角部が前記コイルリングと点接触するとともに、少なくとも１個の角部が前記コイルリングと非接触となり、かつ多角形の辺のいずれもがコイルリングと非接触となるように、ロッドをアンテナ線のコイルリングの内側に挿入したことを特徴とする。

【0006】

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のヘリカルアンテナにおいて、前記ロッドの断面形状が四角形又は三角形であることを特徴とする。

【0007】

請求項３に記載の発明は、螺旋状に巻回したアンテナ線のコイルリングの内側に静電気誘導体から成る樹脂製ロッドを挿入したヘリカルアンテナであって、
前記ロッドが前記コイルリングの内径より小さい外径を有する円形の断面形状を有し、
ロッドの円周部分の一部が前記コイルリングと線接触し、円周部分の残余がコイルリングと非接触となるようにロッドをアンテナ線のコイルリングに挿入したことを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明の効果を確認するため、
１．ロッドに断面が正方形の角材を用い、アンテナ線のコイルリングがロッドの正方形の断面形状における頂点の一部に点接触するとともに、ロッドの正方形の断面形状におけるいずれの辺にも非接触となるようにロッドをアンテナ線のコイルリングの内側に挿入したヘリカルアンテナ
２．ロッドを有しない螺旋状に巻回したアンテナ線だけのヘリカルアンテナ
３．円柱状のロッドの外周面にアンテナ線を螺旋状に巻き付け、アンテナ線のコイルリングの全周がロッドに密着するように構成したヘリカルアンテナ
４．螺旋状に巻回したアンテナ線のコイルリングがロッドの外周面の一部に線接触するようにアンテナ線のコイルリング内にロッドを挿入したヘリカルアンテナ
以上の４種類のヘリカルアンテナを用意して、受信感度を比較したところ、ＦＭ帯域及びＶＩＣＳ (登録商標)帯域のいずれにおいても本発明に係るヘリカルアンテナ１及びヘリカルアンテナ４の受信感度が他の２種類のヘリカルアンテナの受信感度を上回ることが実験で確認された。

【0009】

また、本発明に係るヘリカルアンテナは、ロッドの多角形の断面形状における頂点とアンテナ線の点接触の数が多いほど、及びロッドの多角形の断面形状における辺とアンテナ線の間のスペースが大きいほど受信感度が向上する事を実験で確認した。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の第１実施例に係る車載用ヘリカルアンテナを示す斜視図である。

【図2】本発明の第１実施例に係る車載用ヘリカルアンテナのアンテナ線のコイルリングとロッドを示す断面図である。

【図3】本発明の参考例に係る車載用ヘリカルアンテナを示す斜視図である。

【図4】本発明の参考例に係る車載用ヘリカルアンテナのアンテナ線のコイルリングとロッドを示す断面図である。

【図5】本発明の第２実施例に係る車載用ヘリカルアンテナを示す斜視図である。

【図6】本発明の第２実施例に係る車載用ヘリカルアンテナのアンテナ線のコイルリングとロッドを示す断面図である。

【図7】本発明の第３実施例に係る車載用ヘリカルアンテナを示す斜視図である。

【図8】本発明の第３実施例に係る車載用ヘリカルアンテナのアンテナ線のコイルリングとロッドを示す断面図である。

【図9】本発明の第４実施例に係る車載用ヘリカルアンテナを示す斜視図である。

【図10】本発明の第５実施例に係る車載用ヘリカルアンテナを示す斜視図である。

【図11】本発明の車載用ヘリカルアンテナの性能確認実験に使用したアンテナ線を示す正面図である。

【図12】本発明の車載用ヘリカルアンテナの性能確認実験の結果を示すグラフである。

【図13】本発明の車載用ヘリカルアンテナの性能確認実験の結果を示すグラフである。

【図14】本発明の車載用ヘリカルアンテナの性能確認実験の結果を示すグラフである。

【図15】本発明の車載用ヘリカルアンテナの性能確認実験の結果を示すグラフである。

【実施例1】

【0011】

以下に本発明を図面に基づき説明する。図１及び図２には本発明の第１実施例に係る車載用ヘリカルアンテナ１０が示されている。当該車載用ヘリカルアンテナ１０は予め螺旋形に成形されたアンテナ線１１と、アクリル樹脂製のロッド１２及びアクリル樹脂製の円筒形カバー１３を備え、ロッド１２には断面形状が正方形の角柱が用いられている。

【0012】

ロッド１２はアンテナ線１１のコイルリング１１ａの内側に挿入されている。そして、ロッド１２を挿入したアンテナ線１１にカバー１３が被せられている。このカバー１３の底面にはボルト１４が固定されている。このボルト１４の中心部には貫通穴１４ａが形成されている。アンテナ線１１の下端部に接続されたリード線１５がボルト１４の貫通穴１４ａを通してカバー１３の外部に引き出されている。

【0013】

図２に模式的に示すように、アンテナ線１１のコイルリング１１ａにはロッド１２の対角線１２ａの長さがアンテナ線１１のコイルリング１１ａの内径より小さいサイズのロッド１２が挿入されている。そのため、ロッド１２の四角形の断面形状における四つの頂点１２ｂのうち、２つの頂点１２ｂがアンテナ線１１のコイルリング１１ａと点接触し、残りの２つの頂点１２ｂはアンテナ線１１のコイルリング１１ａに接触していない。また、ロッド１２の四角形の断面形状における各辺１２ｃはいずれもアンテナ線１１のコイルリング１１ａとは非接触の状態が保たれている。

【0014】

本実施例に係る車載用ヘリカルアンテナ１０の構造は以上の通りであって、カバー底部のボルト１４を車両のループパネル１６の外面に設置されたポールアンテナ取付用ボス１７のネジ穴１７ａにネジ込み、ネジ穴１７ａの底面に形成されている貫通穴１７ｂにリード線１５を挿通して、車載オーディオシステムに接続される。

【参考例】

【0015】

本発明の参考例に係る車載用ヘリカルアンテナ２０を図３及び図４に示す。第１実施例に係る車載用ヘリカルアンテナ１０では、アンテナ線１１のコイルリング１１ａの内径より小さい寸法の対角線１２ａを有するロッド１２をアンテナ線１１のコイルリング１１ａの内側に挿入したが、参考例に係る車載用ヘリカルアンテナ２０ではロッド２２にアンテナ線２１を螺旋状に巻き付けている。そのため、図４に示すように、ロッド２２の四角形の断面形状における４つの頂点２２ａの全てがアンテナ線２１のコイルリング２１ａに点接触している。そして、ロッド２２の四角形の断面形状における各辺２２ｂはいずれもアンテナ線２１のコイルリング２１ａと非接触状態に保たれている。
なお、参考例に係る車載用ヘリカルアンテナ２０の他の構成は第１実施例にかかる車載用ヘリカルアンテナ１０と同じであるので、同一の構成要素に同一の符号を付して説明を省略する。

【実施例2】

【0016】

本発明の第２実施例に係る車載用ヘリカルアンテナ３０を図５及び図６に示す。当該車載用ヘリカルアンテナ３０では、アンテナ線３１のコイルリング３１ａの内側に断面形状が三角形のロッド３２が挿入されている。図６に示すように、ロッド３２の三角形の断面形状の３つの頂点３２ａのうち２つの頂点３２ａがアンテナ線３１のコイルリング３１ａに点接触し、残り１つの頂点はコイルリング３１ａ接触していない。また、ロッド３２の三角形の断面形状における３つの辺３２ｂはいずれもアンテナ線３１のコイルリング３１ａとは非接触に保たれている。
なお、第２実施例に係る車載用ヘリカルアンテナ３０の他の構成は第１実施例にかかる車載用ヘリカルアンテナ１０と同じであるので、同一の構成要素に同一の符号を付して説明を省略する。

【実施例3】

【0017】

本発明の第３実施例に係る車載用ヘリカルアンテナ４０を図７及び図８に示す。当該車載用ヘリカルアンテナ４０では、アンテナ線４１のコイルリング４１ａの内側に断面形状が円形でその外径がアンテナ線４１のコイルリング４１ａの内径の１／２〜２／３のロッド４２が挿入されている。図６に示すように、ロッド３２の円形の断面形状における円周の一部がアンテナ線４１のコイルリング４１ａに線接触し、残用の円周部分は非接触に保たれている。
なお、第３実施例に係る車載用ヘリカルアンテナ４０の他の構成は第１実施例にかかる車載用ヘリカルアンテナ１０と同じであるので、同一の構成要素に同一の符号を付して説明を省略する。

【実施例4】

【0018】

本発明の第４実施例に係る車載用ヘリカルアンテナ５０を図９に示す。当該車載用ヘリカルアンテナ５０はプラスチック成型品のケーシング５１、アンテナ線１１、ロッド１２、ブースター回路５２及びボルト５３を備えている。ケーシング５１は中空構造を有し、前部５１ａが底面５１ｂに向かって先細りになるドルフィン型の外観を有する。アンテナ線１１及びロッド１２は図１及び図２に示したものと同じものが用いられ、ロッド１２を挿入したアンテナ線１１がケーシング５１の頂部５１ｃの内側に沿うように配置され、ケーシング５１に固定されている。ケーシング５１の底面５１ｂの内側にブースター回路５２が固定され、アンテナ線１１とブースター回路５２がリード線１５で接続されている。

【0019】

ボルト５３は中心部に貫通穴５３ａが形成され、ケーシング５１の底面５１ｂから外部に突出するように、ケーシング５１の底面５１ｂに固定されている。ブースター回路５２から引き出されたアンテナ線５４、給電線５５、アース線５６が貫通穴５３ａを通してケーシング５１の外部に引き出されている。

【0020】

第４実施例に係る車載用ヘリカルアンテナ５０の構造は以上の通りであって、この車載用ヘリカルアンテナ５０は車両のルーフパネルに固設されているボス（図示略）にボルト５３をネジ付けて、ループパネルの表面に固定され、アンテナ線５４、給電線５５、アース線５６が車載オーディオ装置に接続される。

【実施例5】

【0021】

本発明の第５実施例に係る車載用ヘリカルアンテナ６０を図１０に示す。当該車載用ヘリカルアンテナ６０はブースター回路基板６１を固定したプレート６２を備え、該プレート６２がケーシング５１の底面５１ｂの内側に固定されている。そして、アンテナ線１１に挿入したロッド１２の下端部がビスでプレート６２に固定され、ケーシング５１の内部でケーシング５１の底面５１ｂから起立している。ブースター回路基板６１から引き出されたアンテナ線５４、給電線５５、アース線５６はボルト５３の貫通穴を５３ａ通してケーシング５１の外部に引き出されている。
なお、第５実施例に係る車載用ヘリカルアンテナ６０の他の構成は第４実施例にかかる車載用ヘリカルアンテナ５０と同じであるので、同一の構成要素に同一の符号を付して説明を省略する。

【0022】

本発明に係る車載用ヘリカルアンテナの性能確認実験を以下の要領で実施した。
図１１に示すような、線径0.7ｍｍ、全長134±3ｍｍ、コイルリング外径6.3±0.2ｍｍ、巻数67のアンテナ線を用意し、
Ａ．アンテナ線のみ、
Ｂ．アンテナ線のコイルリング内側にアンテナ線の全長と略同じ長さで直径が5.0ｍｍ
の円柱型アクリル棒を圧入したもの、
Ｃ．アンテナ線のコイルリング内側にアンテナ線の全長と略同じ長さで直径が3.0ｍｍの円柱型アクリル棒を入れたもの、
Ｄ．アンテナ線のコイルリング内側にアンテナ線の全長と略同じ長さの断面形状が一辺の長さ2.8ｍｍの正方形を有する四角柱型アクリル棒を入れたもの、
以上の４種類のヘリカルアンテナについてその受信性能を以下の条件のもとでテストした。

【0023】

計測日：2012年10月9日
天候 ：晴れ 最高気温22.3度 最低気温12.2度 降水量0ｍｍ 雲有
＜計測場所＞
愛知県豊田市伊勢神トンネルを抜けた場所にある、郡界橋〜水別区間４ｋｍでの計測。
郡界橋
高度：603ｍ
緯度：35°10’10”
経度：137°126’44”
水別
高度：644ｍ
緯度：35°11’23”
経度：137°27’45”
＜場所の選定理由＞
電波基地局から遠く、電波の受信が純正アンテナですらぎりぎりの場所でテストを行った。
＜計測方法＞
試験を行うアンテナを順番に同一車両に付け替え、同じ区間を走行。
ナビ画面に表示されるVICS（登録商標）電波（愛知県名古屋市のVICS（登録商標） FM周波数は82.5kHz）の受信・未受信を目視で確認した。
＜測定手順＞
１． 純正アンテナを取り外し、試験するアンテナを車に取り付ける。
２． 車のナビ画面にVICS（登録商標）の受信・未受信を表示させる。
３． スタート地点（郡界橋）を距離０ｍとし４ｋｍ先のゴール地点（水別）まで走行。
４． 走行中、100ｍ間隔でナビ画面に表示される「受信」「未受信」の表示を記録する。
＜計測結果＞
計測結果を図１２〜図１５に示す。なお、図１２〜図１５において、X軸は距離、Y軸は受信＝１、未受信＝０とする。
＜考察＞
・ Ａのドルフィンアンテナは、ほぼ受信しない。
また、ラジオの音に比較的多くのノイズが入り聞き取りにくい地点があった。
・ Ｂの円柱型アクリル棒アンテナ(5.0mm)は、何も入れていないスパイラルコイルリングに比べ
多少感度はよくなったように見られる。
体感であるが、ノイズは既存のスパイラルコイルリングより少なくなったように感じられる。
・ Ｃの円柱型アクリル棒アンテナ(3.0mm)は、Aと比較すると受信感度は向上しているが、
Ｂと比較すると少し劣った結果が得られた。体感できるノイズはBと同じくらいに感じられる。
・ Ｄの四角柱型アクリル棒アンテナ(2.8mm)は、試験したものの中で一番結果がよい。
また同じアクリル棒でも円柱型よりよい結果が得られ、体感ノイズもより少なくなったように感じられる。
受信できる地点や長さも増え、既存のスパイラルコイルリングと比較すると顕著な差が出た。

【0024】

なお、上記実施例におけるロッド１２，２２，３２，４２の材質として、アクリルの他、ポリカーポネート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、メタクリル、ポリ塩化ビニール、ポリアセタール、ポリアミド（ナイロン）、ポリカーボネート、ポリウレタン、フェノール樹脂、ベークライト等の樹脂製静電気誘導体が使用可能である。
また、ロッド１２，２２，３２，４２の断面形状として正方形と三角形及び円形を例示したが、五角形、六角形等の他の多角形を採用することもできる。
さらにまた、本発明の実施例として車載用ヘリカルアンテナを例示したが、本発明は車載アンテナ以外のアンテナに適用することもできる。

【符号の説明】

【0025】

１０，２０，３０，４０，５０，６０…車載用ヘリカルアンテナ
１１，２１，３１，４１…アンテナ線
１１ａ，２１ａ，３１ａ，４１ａ…（アンテナ線の）コイルリング
１２，２２，３２，４２…ロッド
１３…カバー
５１…ケーシング

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】