天线以及具备该天线的天线装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种即使螺旋状天线元件为多个也容易实现小型化的天线以及具备该天线的天线装置。该天线具备：棒状的支撑体（芯棒45）；绕上述支撑体的轴（轴线47）卷绕的第一螺旋状天线元件（天线绕线20）；以及隔着绝缘体（绝缘件50）而与上述第一螺旋状天线元件重叠，并与上述第一螺旋状天线元件反向地绕上述轴卷绕的第二螺旋状天线元件（天线绕线30）。上述第一螺旋状天线元件与上述第二螺旋状天线元件通过上述支撑体的根部46而电连接。
【专利说明】天线以及具备该天线的天线装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及具备多个螺旋状天线元件的天线以及具备该天线的天线装置。
【背景技术】
[0002]作为与具备多个螺旋状天线元件的天线相关的现有技术文献，例如公知有专利文献 1、2。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献1:日本特开2003 - 37426号公报
[0005]专利文献2:日本特开2011 - 151573号公报
[0006]然而，在上述的现有技术中，如果第一螺旋状天线元件的卷绕间距加大，则不能在第一螺旋状天线元件的卷绕间距间配置第二螺旋状天线元件。因此，第一螺旋状天线元件的长度变长，难以将天线小型化。
【发明内容】
[0007]发明所要解决的课题
[0008]本发明的目的在于提供一种即使螺旋状天线元件为多个也容易小型化的天线以及具备该天线的天线装置。
[0009]用于解决课题的方法
[0010]为了实现上述目的，本发明提供一种天线以及具备该天线的天线装置，该天线具备:棒状的支撑体；绕上述支撑体的轴卷绕的第一螺旋状天线元件；以及隔着绝缘体而与上述第一螺旋状天线元件重叠，并与上述第一螺旋状天线元件反向地绕上述轴卷绕的第二螺旋状天线元件。
[0011]本发明的效果如下。
[0012]根据本发明，即使螺旋状天线元件为多个也能够使天线容易小型化。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是一个实施方式的天线装置的构成图。
[0014]图2是构成为一个实施方式的天线的组件的侧视图。
[0015]图3是一个实施方式的天线的侧视图。
[0016]图4是天线的根部及安装在该根部的连接器部的侧视图。
[0017]图5是两个天线元件的卷绕方向相反时的回损(return loss)特性。
[0018]图6是表示两个天线元件的卷绕方向相同时的回损特性的图。
[0019]图7是表示两个天线元件的卷绕方向相同时和相反时的天线增益特性的图。
[0020]图中:
[0021]10—天线装置,20一天线绕线，21、22—绕线部,23—滤波部，24、25—固定部,30—天线绕线，40—杆部,41一连接器部，42—安装部，43—筒部,45—芯棒,46—根部，47—轴线，50—绝缘件，60—基座部，61—连接器部，62 —电子回路部，70—杆天线，71 —组件，100—车体。
【具体实施方式】
[0022]〈天线装置10>
[0023]图1是表示将本发明的一个实施方式的天线装置10固定在车体100上的状态的侧视图。汽车等车辆用的天线装置10具备用规定的固定机构固定在车体100(例如车辆的顶板的后部表面等)上的基座部60、和与基座部60连接的杆部40。
[0024]基座部60具有与设置在杆部40的下端部的连接器部41连接的连接器部61、和与连接器部61电连接的电子回路部62。通过连接器部41与连接器部61机械连接而且电连接，从而构成为内装于杆部40的后述的杆天线70 (参照图3)的螺旋状天线元件与内装于基座部60的电子回路部62电连接。通过杆天线70的螺旋状天线元件与电子回路部62电连接，能够在该螺旋状天线元件与电子回路部62之间传递信号。电子回路部62具有回路基板，该回路基板安装有例如将由杆天线70的螺旋状天线元件接收的信号进行放大的放大器等。
[0025]< 杆天线 70 >
[0026]图2、图3是用于说明杆天线70的结构的图。图2是图3的杆天线70完成之前的组件71的侧视图，图3是完成后的杆天线70的侧视图。杆天线70是I卷(卷绕一次)的长度相对于波长而言非常短的法向模螺旋天线。此外，杆天线也可以称为柱天线。
[0027]杆天线70具备棒状的支撑体。作为棒状的支撑体，图2、图3例示了芯棒45。芯棒45是具有树脂等绝缘性的柱状部件。为了搭载在车辆上，芯棒45优选具有挠性。芯棒45只要是棒状则可以是柱状以外的任意的形状，例如可以是筒状体，也可以是锥体。图中例示了在根部46侧形成有锥形部分的圆柱状的芯棒45。
[0028]杆天线70具备:绕棒状的支撑体的轴卷绕的第一螺旋状天线元件；以及隔着绝缘体而与第一螺旋状天线元件重叠，并与上述第一螺旋状天线元件反向地绕上述轴卷绕的第二螺旋状天线元件。在图2、图3中，作为第一螺旋状天线元件，例示了绕芯棒45的轴线47在芯棒45的外周面卷绕成螺旋状的天线绕线20。在图3中，作为第二天线元件，例示了隔着绝缘件50以与天线绕线20交叉的方式重叠，并绕轴线47与天线绕线20相反地卷绕成螺旋状的天线绕线30。在图3的情况下，由于天线绕线30卷绕在天线绕线20的外侧，因此用点线表示天线绕线20整体中位于芯棒45的外周面与绝缘件50之间的绕线部分。
[0029]这样，杆天线70的天线绕线20和天线绕线30隔着绝缘体50而重叠。由此，确保天线绕线20和天线绕线30的宽带化的同时，能够容易地将杆天线70及覆盖杆天线70的杆部70小型化。例如，能够缩短杆天线70的全长，进而杆部40的全长L (参照图1)也能够容易地变短。
[0030]另外，由于天线绕线30卷绕在天线绕线20的外侧，因此无需变更天线绕线20的卷绕方向，便能够卷绕天线绕线30。因此,不会给天线绕线20的天线特性带来较大的影响，能够后附以所希望的天线特性设计的天线绕线30。
[0031]若从芯棒45的轴线47的延伸方向X观察，则天线绕线20沿逆时针方向卷绕在芯棒45的外周面，若从延伸方向X观察，则天线绕线30沿顺时针方向卷绕在天线绕线20的外周周围，但并不限定于此。例如也可以是，从延伸方向X观察，天线绕线20沿顺时针方向卷绕在芯棒45的外周面,从延伸方向X观察，天线绕线30沿逆时针方向卷绕在天线绕线20的外周周围。
[0032]这样，通过天线绕线20和天线绕线30相互反向地绕沿芯棒45的长度方向延伸的轴线46卷绕，从而与卷绕方向相同的情况相比，天线绕线20的电场成分与天线绕线30的电场成分不易耦合。因此，天线绕线20和天线绕线30在电场上难以给彼此带来影响。由此，能够增大天线绕线20及天线绕线30的天线增益。另外，能够使天线绕线20及天线绕线30的工作频带宽带化。
[0033]另外，在图2的情况，为了容易将天线绕线20卷绕在芯棒45上，天线绕线20的下端部也可以用带24固定在芯棒45上。同样地，为了容易将天线绕线30卷绕在天线绕线20及绝缘件50上，天线绕线30的下端部也可以以与带24重叠的方式用带25固定。这种固定部件可以是带以外的任意的部件(例如，盖、环等)，既可以是导体也可以是绝缘体。
[0034]在将杆天线70作为能够发送接受多个不同频带的电波的多频天线来使用的情况下，将天线绕线20及天线绕线30调整成相互不同的长度为宜。例如，天线绕线20调整成以规定的第一频带工作的长度、天线绕线30调整成以与第一频带不同的第二频带工作的长度为宜。在图2、图3的情况下，天线绕线20的长度(LI + L2)比天线绕线30的长度L3长。也就是，相比天线绕线20能够收发的电波，天线绕线30能够收发更高波段的电波。例如，在使天线绕线30在GSM (注册商标)800的频带(824?960MHz)激振的情况下，优选将L3 设定在 60 ?80mm (GSM:Global System for Mobile Communications)。
[0035]另外，天线绕线20作为长度比天线绕线30长的第一绕线部而具有绕线部21，作为卷绕间距比绕线部21的卷绕间距窄的第二绕线部而具有绕线部22。S卩、绕线部21的长度LI比天线绕线30的长度L3长，绕线部22的相邻的绕线间的卷绕间距P2比绕线部21的相邻的绕线间的卷绕间距Pl窄。由此，相比天线绕线30能够收发的电波，天线绕线20能够由绕线部21收发更低波段的电波，并且相比能够由绕线部21发送接受的电波，能够由绕线部21及绕线部22发送接受更低波段的电波。
[0036]另外，通过使卷绕间距P2比卷绕间距Pl窄而能够缩短绕线部22的长度L2。因此，相比能够由绕线部21收发的电波，确保能够由绕线部21及绕线部22收发的更低波段的电波，并且能够缩短天线绕线20的长度(LI + L2)。天线绕线30的卷绕间距P3既可以与绕线部21的卷绕间距Pl相同、也可以不同。
[0037]绕线部21设置在芯棒45的下端部侧，绕线部22设置在芯棒45的前端部侧，绕线部21和绕线部22由一连串的绕线形成为线圈状。
[0038]天线绕线20在绕线部21与绕线部22之间具备滤波部23。滤波部23通过与绕线部21及绕线部22相同的一连串的绕线以比卷绕间距P1、P2窄且不为零的范围的间距密集地卷绕在芯棒45上而形成。通过密集地卷绕，绕线部21与绕线部22之间的连接部分的电感成分变大，该连接部分作为滤波器发挥功能。滤波部23无需由与绕线部21及绕线部22相同的一连串的绕线形成，可以是任意的滤波部件。
[0039]绝缘件50是介于天线绕线20与天线绕线30之间的绝缘层。绝缘件50既可以是卷绕成筒状的薄板部件，也可以是形成为筒状的树脂模制件。另外，图的情况下，绝缘件50以从绕线部21的外周侧覆盖的方式卷绕，以使绕线部21与天线绕线30绝缘。[0040]若绝缘件50为具有粘接性的粘结带等粘接件，则在确保天线绕线20与天线绕线30的之间的绝缘性的状态下，能够将天线绕线20稳定地固定在芯棒45的外周面。如果在绝缘件50的外周面具有粘接性，则能够将天线绕线30稳定地固定在绝缘件50上。
[0041]图4是图1所示的连接器部41以及与连接器部41连接的杆天线70的根部46的侧视图。除了根部46以外，绝缘件50卷绕在天线绕线20的外周侧。
[0042]连接器部41具有与图1所示的基座部60的连接器部61连结的安装部42、和与根部46连结的筒部43。连接器部41是安装部42与筒部43 —体地形成的导电性的金属零件。
[0043]安装部42形成有例如能够与连接器部61的内螺纹部连接的外螺纹部。筒部43具有收纳根部46的内周部。通过根部46插入筒部43而进行接触，从而天线绕线20及天线绕线30在筒部43通过根部46而相互电连接。筒部43例如利用铆接加工或软钎焊而通过根部46与天线绕线20及天线绕线30电连接。
[0044]通过天线绕线20及天线绕线30与筒部43电连接，从而经由安装部42及基座部60的连接器部61而与电子回路部62电连接。也就是，连接器部61及连接器部41以及根部46相当于天线绕线20与天线绕线30的共用供电部。
[0045]<实验结果>
[0046]接着，对在图3例示的杆天线70的形态中，不改变天线绕线20及天线绕线30的各尺寸而是仅改变卷绕方向，来测定各杆天线的天线特性的结果进行说明。在本实验中，将天线绕线20的绕线部21的长度LI设定为以地上数字电视播放波段(470?770MHz)激振的长度。另外，将天线绕线20的长度(LI + L2)设定为以FM广播波段(76?108MHz (日本的FM广播波段:76?90MHz、美国的FM广播波段:88?108MHz))以及AM无线电广播波段(520?1700kHz)激振的长度。另外，将天线绕线30设定为以GSM800的频带(824?960MHz)激振的长度。
[0047]图5是天线绕线20与天线绕线30相互反向卷绕的杆天线(也就是本发明的一个实施方式)的Sll特性。图6是天线绕线20与天线绕线30在相同卷绕方向卷绕的杆天线(也就是应用了专利文献1、2的技术的比较例)的Sll特性。图4、图5的纵轴的Sll表示相对于各频率f的反射损失(回损)。
[0048]从图可知，图5的地上电视播放以及GSM800的回损的峰值与图6的情况相比较，得到低大约2?3dB的有利的结果。另外，例如若将一 IOdB设定为基准值进行比较，则能够在相互分离的两频带分别实现宽带化。
[0049]图7是天线绕线20、30的卷绕方向不同的天线增益(Gain)的比较结果。在图7中，“交叉(Cross)”表示反向卷绕的杆天线的天线增益，“平行(Parallel)”表示在相同的卷绕方向卷绕的杆天线的天线增益。如图7所示，通过将两个天线绕线相互反向地卷绕，能够使天线增益在GSM800的大致全域的频率f提高。
[0050]以上通过实施方式例对天线及内装该天线的天线装置进行了说明，但本发明并不现定于上述实施方式例。在本发明的范围内可以进行其他实施方式例的一部分或全部的组合或置换等各种变形及改良。
[0051]例如，螺旋状天线元件的个数不限于两个，也可以是三个以上。另外，第一螺旋状天线元件与第二螺旋状天线元件的绕线的线径既可以相同也可以不同。另外，第一螺旋状天线元件与第二螺旋状天线元件的卷绕间距既可以相同也可以不同。另外，第一螺旋状天线元件与第二螺旋状天线元件的卷绕间距既可以分别在中途变化也可以恒定。另外，第一螺旋状天线元件与第二螺旋状天线元件的卷绕直径既可以在中途变换也可以恒定。另外，图示的螺旋状天线元件的卷绕个数η、长度L、间距P、卷绕直径Φ等各尺寸只不过一例，可以根据所希望的天线特性任意地变更。
[0052]另外，在上述的实施方式中，作为棒状的支撑体，举例说明了芯棒45，但棒状的支撑体也可以是覆盖杆天线并收纳的杆部40 (参照图1)。
[0053]另外，介于天线绕线20与天线绕线30之间的绝缘体也可以是天线绕线20和天线绕线30的至少一方的表面上形成的绝缘覆膜。
[0054]另外，在上述的实施方式中，第一螺旋状天线元件和第二螺旋状天线元件均卷绕在作为棒状的支撑体的芯棒45的外周侧，但在芯棒45为筒状的情况下，一方或两方卷绕在芯棒45的内部也可以。另外，在上述的实施方式中，全长较短的螺旋状天线元件卷绕在全长较长的螺旋状天线元件的外侧(天线绕线30卷绕在天线绕线20的外侧)，但全长较短的螺旋状天线元件卷绕在全长较长的螺旋状天线元件的内侧也可以。
[0055]另外，在第一螺旋状天线元件的长度比第二螺旋状天线元件长的情况下，第一螺旋状天线元件适合用于30Μ?0.3GHz的VHF波段。作为VHF波段的电波的用途，可列举日本的FM广播波段(76?90MHz )、美国的FM广播波段(88?108MHz )、电视VHF波段(90?108MHz、170 ?222MHz)、数字音频广播(Digital Audio Broadcasting:DAB)的波段 III(174?240MHz)。另外，第一螺旋状天线元件例如适合用于300k?3MHz的MF波段。作为MF波段的电波的用途，可列举AM无线电广播(520?1700kHz)。
[0056]另外，在第一螺旋状天线元件的长度比第二螺旋状天线元件长的情况下，第二螺旋状天线元件适合用于0.3G?3GHz的UHF波段。作为UHF波段的电波的用途，车辆用无钥匙进入系统(300?450MHz)、汽车电话用的800MHz波段(824?960MHz)、DAB的L波段(1452?1492MHz)、汽车电话用的1.5GHz波段(1.429?1.501GHz)、人造卫星的GPS信号(Global Positioning System: 1575.42MHz)、VICS (注册商标)(Vehicle Information andCommunication System:2.5GHz)。
【权利要求】
1.一种天线，其特征在于， 具备:棒状的支撑体； 绕上述支撑体的轴卷绕的第一螺旋状天线元件；以及 隔着绝缘体而与上述第一螺旋状天线元件重叠，并与上述第一螺旋状天线元件反向地绕上述轴卷绕的第二螺旋状天线元件。
2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于， 上述第一螺旋状天线元件的长度比上述第二螺旋状天线元件长。
3.根据权利要求2所述的天线，其特征在于， 上述第一螺旋状天线元件具有:长度比上述第二螺旋状天线元件长的第一绕线部；以及卷绕间距比上述第一绕线部的卷绕间距窄的第二绕线部。
4.根据权利要求1?3任一项中所述的天线，其特征在于， 上述第二螺旋状天线元件卷绕在上述第一螺旋状天线元件的外侧。
5.根据权利要求1?4任一项中所述的天线，其特征在于， 上述第一螺旋状天线元件与上述第二螺旋状天线元件通过上述支撑体的根部电连接。
6.一种天线装置，其特征在于， 具备:权利要求1?5任一项中所述的天线；以及 内装与上述第一螺旋状天线元件及上述第二螺旋状天线元件电连接的电子回路部的基座部。
【文档编号】H01Q11/08GK103811874SQ201310533787
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年10月31日 优先权日:2012年11月2日
【发明者】泷泽亮, 三好明 申请人:三美电机株式会社