特許 6603640 アンテナ装置

(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】6603640

(24)【登録日】2019年10月18日

(45)【発行日】2019年11月6日

(54)【発明の名称】アンテナ装置

(51)【国際特許分類】

   H01Q 9/28 20060101AFI20191028BHJP

   H01P 1/23 20060101ALI20191028BHJP

【ＦＩ】

   H01Q9/28

   H01P1/23

【請求項の数】6

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2016-184959(P2016-184959)

(22)【出願日】2016年9月22日

(65)【公開番号】特開2018-50209(P2018-50209A)

(43)【公開日】2018年3月29日

【審査請求日】2018年12月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006758

【氏名又は名称】株式会社ヨコオ

(73)【特許権者】

【識別番号】000005326

【氏名又は名称】本田技研工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100079290

【弁理士】

【氏名又は名称】村井 隆

(74)【代理人】

【識別番号】100136375

【弁理士】

【氏名又は名称】村井 弘実

(72)【発明者】

【氏名】山保 威

(72)【発明者】

【氏名】片山 睦

(72)【発明者】

【氏名】昆野 靖弘

【審査官】 赤穂 美香

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−２０４１７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−２００００３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１１０６９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２６３５２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１３８３８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００６−５０２６１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００５／０２３７２５５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｑ ９／２８

Ｈ０１Ｐ １／２３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ボウタイアンテナと、
前記ボウタイアンテナに接続される第１同軸ケーブルと、
前記第１同軸ケーブルが貫通する第１磁気コアと、を備え、
直交三軸をそれぞれｘ軸、ｙ軸、ｚ軸とした場合に、
前記ボウタイアンテナは、給電点から＋ｚ方向に伸びｘｚ平面と略平行な部分を有する第１板状金属と、前記給電点から−ｚ方向に伸びｘｚ平面と略平行な部分を有する第２板状金属と、を有し、
前記第１磁気コアは、前記給電点の−ｘ方向側、かつｚ方向において前記第１及び第２板状金属の存在範囲内に位置し、ｘ方向における位置が前記第１及び第２板状金属と重複し、
前記給電点が、前記第１板状金属のｘ方向中央位置、又は前記第２板状金属のｘ方向中央位置から、＋ｘ方向にオフセットした位置にある、アンテナ装置。

【請求項2】

前記第１磁気コアが、ｘ方向において、前記第１又は第２板状金属の−ｘ方向側端部と、前記給電点との間に収まっている、請求項１に記載のアンテナ装置。

【請求項3】

前記第１磁気コアの軸方向が、ｘ方向と略平行である、請求項１又は２に記載のアンテナ装置。

【請求項4】

ボウタイアンテナと、
前記ボウタイアンテナに接続される第１同軸ケーブルと、
前記第１同軸ケーブルが貫通する第１磁気コアと、を備え、
前記ボウタイアンテナは、略三角形状の第１板状金属と、略半円形状の第２板状金属と、を有し、
前記第１及び第２板状金属の相互接点である給電点に対する、前記第１磁気コアが配置される側の前記第１板状金属の頂点までの距離を、反対側の頂点までの距離よりも長くすることを特徴とする、アンテナ装置。

【請求項5】

ボウタイアンテナと、
前記ボウタイアンテナに接続される第１同軸ケーブルと、
前記ボウタイアンテナとは別のアンテナに接続される第２同軸ケーブルと、
前記第１同軸ケーブルが貫通する第１磁気コアと、
前記第２同軸ケーブルが貫通する第２磁気コアと、を備え、
直交三軸をそれぞれｘ軸、ｙ軸、ｚ軸とした場合に、
前記ボウタイアンテナは、給電点から＋ｚ方向に伸びｘｚ平面と略平行な部分を有する第１板状金属と、前記給電点から−ｚ方向に伸びｘｚ平面と略平行な部分を有する第２板状金属と、を有し、
前記第２板状金属は、前記第１板状金属よりもｚ方向寸法を短くし、かつ前記第１板状金属との接点たる給電点から−ｘ方向に延出するにつれｚ軸と平行となるように曲がる凸状曲線部を有し、
前記第１及び第２磁気コアのうちの一方を、ｚ方向において前記第２板状金属側に配置したことを特徴とする、アンテナ装置。

【請求項6】

前記ボウタイアンテナとは別のアンテナと、
前記別のアンテナに接続された第２及び第３同軸ケーブルと、
前記第２及び第３同軸ケーブルがそれぞれ貫通する第２及び第３磁気コアと、を備え、
前記第１乃至第３磁気コアが俵積み状に配置されている、請求項１から５のいずれか一項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、ボウタイアンテナを含むアンテナ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

図２は、一般的なボウタイアンテナの概略構成図である。図２に示すボウタイアンテナは、給電点５から上下方向にそれぞれ延出するアンテナエレメント１１０、１２０を備える。アンテナエレメント１１０、１２０は、それぞれ給電点５を頂角とする二等辺三角形の金属板である。アンテナエレメント１１０、１２０の底辺の中点同士を結んだ仮想線Ｌｃ上に給電点５が位置する。給電点５には給電線３１が接続される。ボウタイアンテナは、ＬＴＥ（Long Term Evolution）等の広い周波数帯域をカバーすることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１-１９３４３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

一般に、高周波を伝送する給電線には、外来電波の影響抑制と漏れ電力による損失低減等の観点から、同軸ケーブルが用いられる。ここで、同軸ケーブルが不平衡型の給電線であるのに対し、ボウタイアンテナは平衡型アンテナであるため、ボウタイアンテナの給電線３１に同軸ケーブルを用いると（ボウタイアンテナと同軸ケーブルとを接続すると）、同軸ケーブルの外部導体に漏洩電流が流れるという問題がある。そこで、図３に示すように円筒状の磁気コア７１（例えばフェライトコア）を同軸ケーブルに装着することで、広帯域に渡り、漏洩電流を抑制することができる。

【0005】

しかし、図３の構成では、磁気コア７１がボウタイアンテナの構成範囲からはみ出す。具体的には、磁気コア７１が、アンテナエレメント１１０、１２０の少なくともいずれかの底辺の図中左端を通る上下方向に延びる仮想線Ｌｅよりも大きく外側に延出する。このため、図３の構成では、アンテナエレメント１１０、１２０及び磁気コア７１を保持する不図示のケースを、磁気コア７１のはみ出し量に合わせて大きくする必要があり、アンテナ装置として製品化する際にサイズが大きくなるという課題があった。

【0006】

本発明はこうした課題を認識してなされたものであり、その目的は、ボウタイアンテナを備える構成において、漏洩電流を抑制しながら大型化を抑制可能なアンテナ装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明のある態様は、アンテナ装置である。このアンテナ装置は、
ボウタイアンテナと、
前記ボウタイアンテナに接続される第１同軸ケーブルと、
前記第１同軸ケーブルが貫通する第１磁気コアと、を備え、
直交三軸をそれぞれｘ軸、ｙ軸、ｚ軸とした場合に、
前記ボウタイアンテナは、給電点から＋ｚ方向に伸びｘｚ平面と略平行な部分を有する第１板状金属と、前記給電点から−ｚ方向に伸びｘｚ平面と略平行な部分を有する第２板状金属と、を有し、
前記第１磁気コアは、前記給電点の−ｘ方向側、かつｚ方向において前記第１及び第２板状金属の存在範囲内に位置し、ｘ方向における位置が前記第１及び第２板状金属と重複し、
前記給電点が、前記第１板状金属のｘ方向中央位置、又は前記第２板状金属のｘ方向中央位置から、＋ｘ方向にオフセットした位置にある。

【0008】

前記第１磁気コアが、ｘ方向において、前記第１又は第２板状金属の−ｘ方向側端部と、前記給電点との間に収まってもよい。

【0009】

前記第１磁気コアの軸方向が、ｘ方向と略平行であってもよい。

【0010】

本発明のもう１つの態様は、アンテナ装置である。このアンテナ装置は、
ボウタイアンテナと、
前記ボウタイアンテナに接続される第１同軸ケーブルと、
前記第１同軸ケーブルが貫通する第１磁気コアと、を備え、
前記ボウタイアンテナは、略三角形状の第１板状金属と、略半円形状の第２板状金属と、を有し、
前記第１及び第２板状金属の相互接点である給電点に対する、前記第１磁気コアが配置される側の前記第１板状金属の頂点までの距離を、反対側の頂点までの距離よりも長くすることを特徴とする。

【0011】

本発明のもう１つの態様は、アンテナ装置である。このアンテナ装置は、
ボウタイアンテナと、
前記ボウタイアンテナに接続される第１同軸ケーブルと、
前記ボウタイアンテナとは別のアンテナに接続される第２同軸ケーブルと、
前記第１同軸ケーブルが貫通する第１磁気コアと、
前記第２同軸ケーブルが貫通する第２磁気コアと、を備え、
直交三軸をそれぞれｘ軸、ｙ軸、ｚ軸とした場合に、
前記ボウタイアンテナは、給電点から＋ｚ方向に伸びｘｚ平面と略平行な部分を有する第１板状金属と、前記給電点から−ｚ方向に伸びｘｚ平面と略平行な部分を有する第２板状金属と、を有し、
前記第２板状金属は、前記第１板状金属よりもｚ方向寸法を短くし、かつ前記第１板状金属との接点たる給電点から−ｘ方向に延出するにつれｚ軸と平行となるように曲がる凸状曲線部を有し、
前記第１及び第２磁気コアのうちの一方を、ｚ方向において前記第２板状金属側に配置したことを特徴とする。

【0012】

前記ボウタイアンテナとは別のアンテナと、
前記別のアンテナに接続された第２及び第３同軸ケーブルと、
前記第２及び第３同軸ケーブルがそれぞれ貫通する第２及び第３磁気コアと、を備え、
前記第１乃至第３磁気コアが俵積み状に配置されてもよい。

【0013】

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、ボウタイアンテナを備える構成において、漏洩電流を抑制しながら大型化を抑制可能なアンテナ装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置１の概略構成図。

【図2】一般的なボウタイアンテナの概略構成図。

【図3】図２の構成において、給電線３１に磁気コア７１を装着した場合の概略構成図。

【図4】本発明の実施の形態２に係るアンテナ装置２の概略斜視図。

【図5】本発明の実施の形態３に係るアンテナ装置３の、カバー８０を取り外した状態の斜視図。

【図6】同右側面図。

【図7】アンテナ装置３の、カバー８０を取り付けた状態の右側面図。

【図8】アンテナ装置３の分解斜視図。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、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。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

【0017】

実施の形態１
図１は、本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置１の概略構成図である。図１において、直交三軸であるｘ軸、ｙ軸、ｚ軸を定義する。アンテナ装置１は、ボウタイアンテナを構成する第１板状金属１０及び第２板状金属２０を含む。第１板状金属１０は、給電点５から＋ｚ方向に伸び、ｘｚ平面と略平行な、給電点５を頂点とする三角形形状である。第２板状金属２０は、給電点５から−ｚ方向に伸び、ｘｚ平面と略平行な、給電点５を頂点とする三角形形状である。給電点５には、第１同軸ケーブルとしての給電線３１が接続される。給電線３１には、漏洩電流低減用の筒状（例えば円筒状）の磁気コア７１（例えばフェライトコア）が装着される。すなわち、給電線３１は、磁気コア７１を貫通する。磁気コア７１の軸方向は、ｘ方向と略平行である。磁気コア７１は、給電点５の−ｘ方向側、かつｚ方向において第１板状金属１０及び第２板状金属２０の存在範囲内に位置する。

【0018】

本実施の形態では、図２に示すボウタイアンテナと異なり、給電点５が、第１板状金属１０のｘ方向中央位置、及び第２板状金属２０のｘ方向中央位置の少なくともいずれかから、＋ｘ方向にオフセットした位置にある。すなわち、第１板状金属１０又は第２板状金属２０の給電点５と対向する辺の中点を通るｚ方向と平行な仮想線Ｌｃに対して、給電点５が＋ｘ方向に所定距離だけずれている。このため、本実施の形態では、図２に示すボウタイアンテナと比較して、第１板状金属１０及び第２板状金属２０の少なくともいずれかの−ｘ方向側端部を通るｚ方向と平行な仮想線Ｌｅと、給電点５との間の距離が大きい。したがって、本実施の形態では、図３の場合と異なり、磁気コア７１が仮想線Ｌｅから−ｘ方向側にはみ出さない。すなわち、磁気コア７１が、ｘ方向において、第１板状金属１０又は第２板状金属２０の−ｘ方向側端部と、給電点５との間に収まっている。よって、本実施の形態によれば、図３に示す構成と比較して、第１板状金属１０、第２板状金属２０及び磁気コア７１を保持する不図示のケースを小型化することができ、漏洩電流を抑制しながら製品サイズの大型化を抑制できる。なお、＋ｘ方向への給電点５のオフセット量が小さいと、依然として磁気コア７１が仮想線Ｌｅから−ｘ方向側にはみ出すこともあるが、図３に示す構成と比較すればはみ出し量が低減されるため、大型化抑制の効果は得られる。また、第１板状金属１０及び第２板状金属２０は互いに対称形状でなくてもよい。

【0019】

実施の形態２
図４は、本発明の実施の形態２に係るアンテナ装置２の概略斜視図である。本実施の形態のアンテナ装置２は、図１に示した実施の形態１のものと比較して、第１板状金属１０及び第２板状金属２０によって構成されるボウタイアンテナに図示しない他のアンテナを複合し、出力が３系統となっている点で相違し、その他の点で一致する。追加された２系統の出力のために第２及び第３同軸ケーブルとしての給電線３２,３３が設けられる。給電線３２,３３にはそれぞれ、漏洩電流低減用の筒状（例えば円筒状）の磁気コア７２,７３（例えばフェライトコア）が装着される（給電線３２,３３がそれぞれ磁気コア７２,７３を貫通する）。磁気コア７１〜７３は、ｘ方向位置が互いに等しく、軸方向がｘ方向と略平行である。本実施の形態では、磁気コア７１〜７３を俵積み状に配置することで、省スペース化を図っている。本実施の形態も、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。

【0020】

実施の形態３
図５は、本発明の実施の形態３に係るアンテナ装置３の、カバー８０を取り外した状態の斜視図である。図６は、同右側面図である。図７は、アンテナ装置３の、カバー８０を取り付けた状態の右側面図である。図８は、アンテナ装置３の分解斜視図である。アンテナ装置３は、例えば携帯電話の周波数帯を送受信可能なボウタイアンテナと、ＧＰＳ（Global Positioning System）及びＧＬＯＮＡＳＳ（Global Navigation Satellite System）の周波数帯を送受信可能なパッチアンテナを複合したものであり、出力は３系統である。ＧＰＳ及びＧＬＯＮＡＳＳは、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite Systems）に含まれる。なお、ＧＰＳ及びＧＬＯＮＡＳＳのいずれか一方のみでもよい。

【0021】

アンテナ装置３において、第１板状金属１０、第２板状金属２０、及びＴＥＬアンテナ基板４５は、ボウタイアンテナを構成する。ＧＮＳＳアンテナ基板５０及びＧＮＳＳアンテナエレメント６０は、パッチアンテナを構成する。ベース（ロアケース）４０は、例えば絶縁樹脂製であり、第１板状金属１０、第２板状金属２０、ＴＥＬアンテナ基板４５、ＧＮＳＳアンテナ基板５０、及び磁気コア７１〜７３を保持する。カバー（アッパーケース）８０は、例えば絶縁樹脂製であり、ベース４０に上方（＋ｚ方向側）から取り付けられ、第２板状金属２０を除く全体を覆う。

【0022】

第１板状金属１０は、略三角形であり、ベース４０の側面（−ｙ方向側に臨むｘｚ平面と平行な側面）に爪等によりｘｚ平面と略平行に係合保持される。第１板状金属１０の給電点から−ｘ方向側に伸びる辺１０ａは、＋ｘ方向側に伸びる辺１０ｂよりも長い。すなわち、第１板状金属１０及び第２板状金属２０の相互接点である給電点に対する、第１板状金属１０の−ｘ方向側（磁気コア７１〜７３が配置される側）の頂点までの距離は、反対側（＋ｘ方向側）の頂点までの距離よりも長い。第２板状金属２０は、ベース４０の上面にネジ止め等により固定される。具体的には、第２板状金属２０は、第１板状金属１０と略同一平面に存在する略半円形の主面部２１の＋ｚ方向側端部のｘ方向両端部に、＋ｚ方向に突出する凸部２１ａをそれぞれ有し、各凸部２１ａの上端部で−ｚ方向側に折り返され、連絡部２２によってそれぞれ＋ｙ方向側に延出し、連絡部２２の＋ｙ方向側端部から立設部２３が立ち上がる構成であり、連絡部２２がネジ止めによりベース４０の上面に固定される。なお、第２板状金属２０は、主面部２１以外の部分もアンテナエレメントとして作用する。第２板状金属２０は、第１板状金属１０よりもｚ方向寸法が短く、かつ第１板状金属１０との接点である給電点から−ｘ方向に延出するにつれｚ方向と平行（仮想線Ｌｅと平行）となるように曲がる凸状曲線部２１ｂ（図６）を有する。このように曲がっていることで生まれた空間に磁気コア７３が配置される。立設部２３の＋ｚ方向側端部のｘ方向両端部に、＋ｚ方向に突出する凸部２３ａがそれぞれ設けられる。凸部２１ａ及び凸部２３ａは、ｘ方向においてＧＮＳＳアンテナエレメント６０の両側にあり、ボウタイアンテナのエレメントとしての面積を確保しつつ、図６に示すようにＧＮＳＳアンテナエレメント６０のｙ方向側を覆わないことで、ＧＮＳＳアンテナへの影響を抑える役割を期待できる。

【0023】

ＴＥＬアンテナ基板４５は、ベース４０の上面にｘｚ平面と略平行となるように保持され、第１板状金属１０及び第２板状金属２０の頂点に当たる部分とそれぞれ電気的に接続され、各接続点が給電点として機能する。給電点は、第１板状金属１０のｘ方向中央位置から、＋ｘ方向にオフセットした位置にある。すなわち、図６に示すように、第１板状金属１０の給電点と対向する辺の中点を通るｚ方向と平行な仮想線Ｌｃに対して、給電点が＋ｘ方向に所定距離だけずれている。このため、本実施の形態では、第１板状金属１０の−ｘ方向側端部を通るｚ方向と平行な仮想線Ｌｅと、給電点との間の距離が大きく、磁気コア７１〜７３が仮想線Ｌｅから−ｘ方向側にはみ出さない。すなわち、磁気コア７１〜７３が、ｘ方向において、第１板状金属１０の−ｘ方向側端部と、給電点との間に収まっているため、ケースを構成するベース４０及びカバー８０を小型化することができ、漏洩電流を抑制しながら製品サイズの大型化を抑制できる。ＴＥＬアンテナ基板４５には、整合回路が設けられる。

【0024】

ＧＮＳＳアンテナ基板５０は、第２板状金属２０の連絡部２２を挟むようにして、ｘｙ平面と略平行となるようにベース４０の上面にネジ止め固定される。ＧＮＳＳアンテナ基板５０の裏面（−ｚ方向側の面）には、ベタのＧＮＤパターンが設けられ、このＧＮＤパターンと第２板状金属２０の連絡部２２が互いに電気的に接続される。ＧＮＳＳアンテナ基板５０の表面（＋ｚ方向側の面）に、ＧＮＳＳアンテナエレメント６０が搭載される。ＧＮＳＳアンテナ基板５０の表面には、位相調整回路、結合回路、バンドパスフィルタ、及び低雑音増幅器（ＬＮＡ：Low Noise Amplifier）、信号分配回路等が設けられる。給電ピン６１,６２は、ＧＮＳＳアンテナエレメント６０の表面の電極（例えば銀電極）とＧＮＳＳアンテナ基板５０の表面とを相互に電気的に接続する。信号分配回路には、たとえばウィルキンソン型分配器をＧＮＳＳアンテナ基板５０上に形成することができる。

【0025】

第１同軸ケーブルとしての給電線３１は、中心導体がＴＥＬアンテナ基板４５を介して第１板状金属１０に電気的に接続され、外部導体がＴＥＬアンテナ基板４５を介して第２板状金属２０に電気的に接続される。給電線３１には、漏洩電流低減用の筒状（例えば円筒状）の磁気コア７１が装着される（給電線３１は磁気コア７１を貫通する）。第２及び第３同軸ケーブルとしての給電線３２,３３は、中心導体がＧＮＳＳアンテナ基板５０の信号ライン（信号分配回路で分配した２つの信号ラインの各々）に電気的に接続され、外部導体がＧＮＳＳアンテナ基板５０のＧＮＤパターンに電気的に接続される。給電線３２,３３には、漏洩電流低減用の筒状（例えば円筒状）の磁気コア７２,７３がそれぞれ装着される（給電線３２,３３はそれぞれ磁気コア７２,７３を貫通する）。磁気コア７１〜７３は、ｘ方向位置が互いに等しく、軸方向がｘ方向と略平行になるように、ベース４０の上面に保持される。給電線３１〜３３の端末は、コネクタ４８に装着される。なお、本実施の形態では、磁気コア７１〜７３は、それぞれ外周面がスポンジ状の緩衝材８１〜８３によって覆われ、互いに直接接触が防止される。

【0026】

以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。

【符号の説明】

【0027】

１〜３ アンテナ装置、５ 給電点、１０ 第１板状金属（第１ＴＥＬアンテナエレメント）、２０ 第２板状金属（第２ＴＥＬアンテナエレメント）、２１ 主面部、２１ａ 凸部、２１ｂ 凸状曲線部、２２ 連絡部、２３ 立設部、２３ａ 凸部、３１ 給電線（第１同軸ケーブル）、３２ 給電線（第２同軸ケーブル）、３３ 給電線（第３同軸ケーブル）、４０ ベース（ロアケース）、４５ ＴＥＬアンテナ基板、４８ コネクタ、５０ ＧＮＳＳアンテナ基板、６０ ＧＮＳＳアンテナエレメント、６１,６２ 給電ピン、７１ 磁気コア（第１磁気コア）、７２ 磁気コア（第２磁気コア）、７３ 磁気コア（第３磁気コア）、８０ カバー（アッパーケース）、８１〜８３ 緩衝材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】