JP4952269B2

JP4952269B2 - アンテナ装置

Info

Publication number: JP4952269B2
Application number: JP2007014800A
Authority: JP
Inventors: 順一野呂; 智幸野
Original assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Current assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Priority date: 2007-01-25
Filing date: 2007-01-25
Publication date: 2012-06-13
Anticipated expiration: 2027-01-25
Also published as: US7609217B2; US20080180332A1; JP2008182523A

Description

本発明は、アンテナ装置に係り、特に、樹脂製またはガラス製のボディを有する車両に搭載されるアンテナ装置に関する。

測位システムとして普及している車載用のＧＰＳシステムのアンテナ装置や、米国で実用化されている衛星ラジオ等に用いるアンテナ装置を乗用車等の車両に搭載する場合、通常、アンテナ素子等をケースに収納して車両のルーフ等の外側後方に設置される（例えば、特許文献１、２等参照）。その際、アンテナ装置のケースが車両の金属製のルーフに例えば永久磁石等を介して取り付けられることも多い。

しかし、近年、ルーフがグラスファイバ等のガラス繊維樹脂を含む樹脂製やガラス製である車両が製造されるようになっており、アンテナ装置を磁石等で取り付け難い状況になっている。そこで、そのような車両では、アンテナ装置を接着剤等でルーフの上面に取り付け、ルーフの下面すなわち車室内側の面にアルミ等の金属板や金属シートを設置する場合もある。

一方、そのような車両では、ルーフが樹脂製やガラス製であることからアンテナ装置をルーフの下面側に設置することも可能となる。そこで、ルーフの下面に突設されたリブにアンテナ装置の底板を取り付けるアンテナ内蔵自動車部品が提案されている（特許文献３参照）。
特開２００５−１０９６８８号公報特開２００３−１７１５４号公報特開平１０−３２９６１５号公報

ところで、例えば米国における衛星ラジオでは、静止衛星が太平洋上の比較的低い位置にある場合があり、アンテナ素子の低仰角指向性利得を大きくしないと衛星ラジオの電波を十分に受信できない場合がある。このように、衛星ラジオに限らず、アンテナ素子の低仰角指向性利得を十分な大きさで獲得したい場合がある。

この点、従来のアンテナ装置では、車両のルーフ自体が金属製であるため、ルーフがアンテナ装置のＧＮＤとして働き、かつ、十分に電波を引き付けるため、アンテナ素子をルーフ上面に設置するだけで低仰角指向性利得が十分に獲得され、アンテナ素子の低仰角指向性利得が十分な大きさとなっていた。

しかしながら、車両のルーフが樹脂製やガラス製である場合には、ルーフがアンテナ素子のＧＮＤとして働かず、電波を引き付ける機能を有していない。特許文献３のように、ルーフの下面に突設されたリブに取り付けるアンテナ装置の底板を金属製としても、その面積は十分に広くなく、必ずしも十分な低仰角指向性利得が得られない。

また、特許文献３のアンテナ装置の底板の場合や、前述したアンテナ素子をルーフ上面に設置した場合にルーフの裏側に設置される金属板や金属シートの場合、電波を十分に引き付けるためにその面積を広げることが考えられるが、例えば底板や金属板等をルーフの裏側全面に設置することは実際上困難であり、外観意匠上も必ずしも好ましいものとはいえない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、車両の樹脂製やガラス製のボディの下面に取り付けるアンテナ装置において、受信される信号の低仰角指向性利得を十分に獲得することが可能なアンテナ装置を提供することを目的とする。

前記の問題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
車両の樹脂製またはガラス製のボディの下面に取り付けるアンテナ装置において、
電波を受信する受信手段を有するアンテナ素子と、
前記アンテナ素子からの入力を増幅する回路が形成された回路面を有する回路基板と、
前記回路基板の前記回路面を覆って妨害波を遮蔽し、接地されるシールドカバーと、
前記シールドカバーの内側に挿入され、前記回路基板上の前記回路に駆動電力を供給し、前記回路をＧＮＤに接続し、前記回路からの信号を出力する同軸ケーブルと、
前記アンテナ素子の側方を取り囲む側壁と前記アンテナ素子を下方から支持する底壁とを有する金属製のブラケットと
を備え、
前記ブラケットの前記側壁には、取付部が形成されたフランジが設けられており、
車両のボディの下面に前記ブラケットの前記取付部を取り付けることにより、前記アンテナ素子が車両のボディの下面に固定されるとともに、
前記ブラケットの前記側壁の前記底壁からの高さが、前記アンテナ素子の前記受信手段の前記底壁からの高さと略同一の高さとされていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のアンテナ装置において、前記ブラケットの側壁の水平断面が、正多角形形状または円形形状であることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のアンテナ装置において、前記フランジは、前記ブラケットの前記底壁に平行に延設されて設けられていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、アンテナ素子の側方を取り囲むように金属製のブラケットの側壁を設けることで、アンテナ素子の受信手段の直近の位置でブラケットの側壁により電波が下方に引き付けられる。

そのため、車両の樹脂製やガラス製のボディの下面に取り付けるアンテナ装置において、ブラケットの面積をさほど大きくしなくても、受信される電波信号の低仰角指向性利得を十分な大きさで獲得することが可能となるとともに、獲得される低仰角指向性利得をより向上させることが可能となる。

また、アンテナ素子を支持するブラケットを金属製とすることで、ブラケットをアンテナ素子のＧＮＤとして機能させることができるため、非金属製のボディに取り付けられＧＮＤを十分確保できない状況においても十分にアンテナ素子のＧＮＤを確保することが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、アンテナ装置において、ブラケットの側壁の水平断面を正方形形状を含む正多角形形状や円形形状に構成することで、前記請求項１に記載の発明の効果に加え、アンテナ素子の周囲で電波信号が均等にブラケットの側壁に引き付けられるようになるため、アンテナ素子の全方位に対して低仰角指向性利得を向上させることが可能となる。

以下、本発明に係るアンテナ装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。

本実施形態に係るアンテナ装置１は、後述する図３に示すように車両のグラスファイバ等のガラス繊維樹脂を含む樹脂製やガラス製のボディの下面に取り付けるアンテナ装置である。また、アンテナ装置１は、図１に示すように、主に、アンテナ本体部２と、ブラケット３とを備えている。

アンテナ本体部２は、図２の側面断面図に示すように、アンテナ素子４、回路基板５、シールドカバー６および同軸ケーブル７等で構成されている。

アンテナ素子４は、本実施形態では、セラミック製でやや肉厚の板状に形成されている。アンテナ素子４の上面には、電波を受信する受信手段としてパッチ型の受信面８が印刷されている。なお、図２では、アンテナ素子４の受信面８が実際よりも厚く表されている。また、アンテナ素子４の下面には、図示しない金属薄膜状のＧＮＤパターンが入力ピン９とその周囲の部分を除くほぼ全面に貼付されている。

アンテナ素子４の下面側には、回路基板５が設けられている。回路基板５の上面すなわちアンテナ素子４側の面には、アンテナ素子４のＧＮＤパターンとは別体の図示しないＧＮＤパターンが入力ピン９とその周囲の部分を除くほぼ全面に貼付されており、この回路基板５のＧＮＤパターン面とアンテナ素子４のＧＮＤパターンとが例えば両面テープ等の接着部材で貼付されることでアンテナ素子４と回路基板５とが接着されている。また、回路基板５のＧＮＤパターンもアンテナ素子４自体のＧＮＤパターンとともにアンテナ素子４のＧＮＤパターンとして機能するようになっている。

回路基板５の下面すなわち回路面５ａには、アンテナ素子４からの入力を増幅して出力する図示しない回路部品等が配置されて増幅回路が形成されている。回路基板５には、適宜の位置に図示しない複数のスルーホールが形成されており、これらのスルーホールを介して回路面５ａ上の増幅回路のＧＮＤと裏面である上面の前記ＧＮＤパターンとが接続されている。

アンテナ素子４と回路基板５の所定の位置には、入力ピン９がアンテナ素子４の受信面８や回路基板５の回路面５ａに対して垂直に貫挿されている。本実施形態では、入力ピン９の一端側が半田付けによりアンテナ素子４の受信面８に電気的に接続されている。

また、入力ピン９の他端側は回路基板５上の増幅回路に半田付けされて電気的に接続されており、その接続部分が回路の入力部５ｂとされている。入力ピン９は、アンテナ素子４の受信面８で受信した電波信号をこの入力部５ｂを介して回路基板５の増幅回路に入力させるようになっている。

回路基板５の回路面５ａ側には、略箱状に形成された金属製のシールドカバー６が回路面５ａを覆うように取り付けられており、シールドカバー６は、回路面５ａに到達する外部からの妨害波を遮蔽するようになっている。また、略箱状のシールドカバー６の基面６ａはアンテナ素子４の受信面８や回路基板５の回路面５ａに平行に配置されている。

本実施形態では、シールドカバー６は、その一部が突起状に形成されて回路基板５に形成された図示しない切欠きに係合されることで、回路基板５に対して位置決めされるようになっている。図示を省略するが、本実施形態では、シールドカバー６は回路基板５の回路面５ａ上に形成されたＧＮＤと半田付け等により電気的に接続されている。

シールドカバー６の内側には、同軸ケーブル７が挿入されている。同軸ケーブル７の芯線７ａは回路基板５の回路面５ａ上の増幅回路に半田付けされて電気的に接続されており、その接続部分が回路の出力部５ｃとされている。同軸ケーブル７は、芯線７ａを介して増幅回路に駆動電力を供給するとともに、アンテナ素子２で受信され増幅回路で増幅された信号をこの出力部５ｃを介して下流側に出力するようになっている。

シールドカバー６には、その基面６ａから同軸ケーブル７側に屈曲されて舌片６ｂが形成されており、舌片６ｂが同軸ケーブル７の外部導体７ｂに半田付けされて電気的に接続されている。同軸ケーブルの外部導体７ｂにはＧＮＤ電位が供給されるようになっており、同軸ケーブル７の外部導体７ｂから舌片６ｂおよびシールドカバー６を介して回路基板５の回路がＧＮＤに接続されるようになっている。

アンテナ素子４を含むアンテナ本体部２の周囲には、図１に示すように、アンテナ素子４の側方を取り囲む側壁３ａと、アンテナ素子４を含むアンテナ本体部２を下方から支持する底壁３ｂとを有する金属製のブラケット３が配設されている。本実施形態では、ブラケット３は、側壁３ａおよび底壁３ｂがそれぞれ平板状に形成された角皿状に形成されており、側壁３ａは水平断面が略正方形形状となるように形成されている。

なお、ブラケット３の側壁３ａは、水平断面が本実施形態のような正方形形状を含む正多角形形状や円形形状であることが好ましいが、水平断面が例えば長方形形状となるように構成することも可能である。また、ブラケット３の側壁３ａの底壁３ｂからの高さは、後述する図４に示すように、アンテナ素子４の受信面８と同程度の高さとなるように形成されることが好ましい。

ブラケット３の底壁３ｂには、前述したアンテナ本体部２が載置されており、本実施形態では、アンテナ本体部２は、シールドカバー６の基面６ａがブラケット３の底壁３ｂに例えば両面テープ等の接着部材で貼付されることでブラケット３に固定されている。

また、本実施形態では、ブラケット３の側壁３ａの上端部には、底壁３ｂに平行にフランジ３ｃが延設されており、その２箇所がさらに舌片状に延設されて取付部３ｄが形成されている。

本実施形態のアンテナ装置１は、図３に示すように、車両１０のグラスファイバ等のガラス繊維樹脂を含む樹脂製やガラス製のボディ部分の下面、すなわちルーフ１１やインストルメントパネル１２、リヤパーセルシェルフ１３、トランクリッド１４等の下面に取り付けることができるほか、フロントガラス１５やリヤガラス１６の下面に取り付けることも可能である。本実施形態では、車両１０のルーフ１１の下面に取り付ける場合について説明する。

車両１０のルーフ１１の下面には、図４に示すように、２箇所にリブ１１ａが突設されており、各リブ１１ａにはそれぞれねじボスが形成されている。アンテナ装置１は、リブ１１ａのねじボスにブラケット３の取付部３ｄがねじで螺着されることで、車両１０のルーフ１１に固定されるようになっている。

なお、ルーフ１１にねじボスが形成されたリブ１１ａが形成されていない場合には、例えばルーフ１１にねじを切ったり簡易的なフックを取り付けてそれに嵌め込んだりしてアンテナ装置１をルーフ１１に固定することも可能である。また、他の方法でルーフ１１等にアンテナ装置１を固定することも可能であり、固定方法はねじ止めに限定されない。

次に、本実施形態に係るアンテナ装置１の作用について説明する。

高周波信号を受信する本実施形態のようなアンテナ装置では、その高周波特性により増幅回路内から電圧が逃げ難く電圧が残存し易いという特性を有するが、本実施形態のように、アンテナ装置１のアンテナ素子４の下面にＧＮＤパターンを設けるだけでなく、同軸ケーブル７の外部導体７ｂによりシールドカバー６を介して接地された回路基板５の上面のＧＮＤパターンをもアンテナ素子４のＧＮＤとすることで、増幅回路のＧＮＤレベルを下げることができる。

本実施形態のアンテナ装置１では、さらにアンテナ本体部２のシールドカバー６の下方に金属製のブラケット３を配置するため、ブラケット３がアンテナ素子４のＧＮＤとして機能し、アンテナ装置１全体のＧＮＤ効率がさらに向上する。

また、本実施形態のアンテナ装置１のように、ブラケット３に側壁３ａを設けてアンテナ素子４の側方を取り囲むことで、アンテナ素子４の受信面８の直近で電波が金属製のブラケット３の側壁３ａに引き付けられるため、通常の状態では図５に円で示される受信面８における仰角方向の指向性利得が、同図に楕円で示されるようにより仰角が低い位置で増大する。

そのため、本実施形態のアンテナ装置１では、アンテナ素子４の受信面８で仰角がより低い方向から入射する電波を効率よく受信することが可能となる。

以上のように、本実施形態に係るアンテナ装置１では、アンテナ素子４の側方を取り囲むように金属製のブラケット３の側壁３ａを設けることで、アンテナ素子４の受信面８の直近の位置でブラケット３の側壁３ａにより電波が下方に引き付けられるようにした。

そのため、車両の樹脂製やガラス製のボディの下面に取り付けるアンテナ装置において、ブラケット３の面積をさほど大きくしなくても、受信される電波信号の低仰角指向性利得を十分な大きさで獲得することが可能となるとともに、獲得される低仰角指向性利得をより向上させることが可能となる。

また、アンテナ素子４等を支持するブラケット３を金属製とすることで、ブラケット３をアンテナ素子４のＧＮＤとして機能させることができるため、非金属製のボディに取り付けられＧＮＤを十分確保できない状況においても十分にアンテナ素子４のＧＮＤを確保することが可能となる。

さらに、本実施形態に係るアンテナ装置１は、アンテナ素子４を受信面８を有するいわゆるパッチアンテナ（平面アンテナ）として構成したことで、図４等に示されるように、アンテナ装置１の全体構成を略平板状とすることができ、車内において乗員の障害になり難いという利点をも有する。

また、アンテナ装置１において、ブラケット３の側壁３ａの水平断面を、正方形形状を含む正多角形形状や円形形状に構成することで、アンテナ素子４の周囲で電波信号が均等にブラケット３の側壁３ａに引き付けられるようになるため、アンテナ素子４の全方位に対して低仰角指向性利得を向上させることが可能となる。

本実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。アンテナ本体部の概略断面図である。車両におけるアンテナ装置の取り付け位置を示す図である。車両のボディに取り付けられたアンテナ装置を説明する一部断面図である。アンテナ装置の仰角指向性利得を表す図である。

符号の説明

１アンテナ装置
３ブラケット
３ａ側壁
３ｂ底壁
３ｃフランジ
３ｄ取付部
４アンテナ素子
５回路基板
５ａ回路面
６シールドカバー
７同軸ケーブル
８受信手段（受信面）
１０車両
１１〜１６ボディ
１１ルーフ
１２インストルメントパネル
１３リヤパーセルシェリフ
１４トランクリッド
１５フロントガラス
１６リヤガラス

Claims

車両の樹脂製またはガラス製のボディの下面に取り付けるアンテナ装置において、
電波を受信する受信手段を有するアンテナ素子と、
前記アンテナ素子からの入力を増幅する回路が形成された回路面を有する回路基板と、
前記回路基板の前記回路面を覆って妨害波を遮蔽し、接地されるシールドカバーと、
前記シールドカバーの内側に挿入され、前記回路基板上の前記回路に駆動電力を供給し、前記回路をＧＮＤに接続し、前記回路からの信号を出力する同軸ケーブルと、
前記アンテナ素子の側方を取り囲む側壁と前記アンテナ素子を下方から支持する底壁とを有する金属製のブラケットと
を備え、
前記ブラケットの前記側壁には、取付部が形成されたフランジが設けられており、
車両のボディの下面に前記ブラケットの前記取付部を取り付けることにより、前記アンテナ素子が車両のボディの下面に固定されるとともに、
前記ブラケットの前記側壁の前記底壁からの高さが、前記アンテナ素子の前記受信手段の前記底壁からの高さと略同一の高さとされていることを特徴とするアンテナ装置。
前記ブラケットの側壁の水平断面が、正多角形形状または円形形状であることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
前記フランジは、前記ブラケットの前記底壁に平行に延設されて設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアンテナ装置。