JP4120552B2

JP4120552B2 - アンテナ装置

Info

Publication number: JP4120552B2
Application number: JP2003342105A
Authority: JP
Inventors: 義明今野; 明米屋; 伊藤　　勉; 明美加藤
Original assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Current assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Priority date: 2003-09-30
Filing date: 2003-09-30
Publication date: 2008-07-16
Anticipated expiration: 2023-09-30
Also published as: EP1521331A2; CN1604386A; EP1521331A3; JP2005110007A; US20050068248A1; CN1604386B; US7187333B2

Description

本発明は、衛星から送出された電波を受信するアンテナ装置に関するものであり、特に、その防水構造の改良に関する。

従来、自動車のドライバーに対して自車の進路等を誘導・案内するシステム、いわゆるカーナビゲーションシステムが広く普及している。このようなカーナビゲーションシステムにおいては、自車の速度や走行距離などによって現在位置の特定が行われる一方で、位置精度を向上させるために、ＧＰＳ衛星から送出される電波を受信し、受信した電波から取得した位置情報によっても現在位置の特定が行われている。

あるいは、近年、米国等においては、人工衛星から送出される電波によりデジタルラジオ放送等を提供することも進められている。このようなデジタルラジオ放送を受信するデジタルラジオ受信システムにおいても、やはり衛星から送出される電波を受信するアンテナが必要であり、いわゆるＤＡＢ（Digital Audio Broadcasting）用アンテナが用いられている。

衛星からの電波は、高周波数帯域が使用されていることから、高い指向性を有しており、したがって、前記カーナビゲーションシステムやデジタルラジオ受信システムにおいては、衛星からの電波を良好な受信状態で受信するために、自動車の上面（すなわち屋根等）に受信アンテナを取り付ける必要がある。このため、衛星からの電波を受信するアンテナ装置には、高い耐候性や防水性が要求されている。

従来のＧＰＳ用受信アンテナは、図６に示すように、ＧＰＳ衛星から送出される電波を受信するアンテナモジュール１００を備え、このアンテナモジュール１００がカバー部材１０１により構成された内部空間に収納されてなる。カバー部材１０１は、その一側部に孔部１０１ａが形成されており、アンテナモジュール１００から導出された伝送ケーブル１０２が、この孔部１０１ａから外部に引き出される。また、この孔部１０１ａの位置で、伝送ケーブル１０２には第１の防水パッキン１０３が取り付けられる。

カバー部材１０１には、アンテナモジュール１００を収納した状態で、開放面側を封止する第２の防水パッキン１０４と、この第２の防水パッキン１０４を支持するボトムプレート１０５とが順次取り付けられる。そして、これら第２の防水パッキン１０４及びボトムプレート１０５は、４本のネジ１０６によってカバー部材１０１に固定される。

また、ボトムプレート１０５には、このＧＰＳ用受信アンテナを自動車の屋根に固定するためのマグネット１０７が取り付けられる。また、ボトムプレート１０５の外側には、ネジ１０６の頭を隠して美観を向上したり、ボトムプレート１０５によって自動車の屋根に傷が生じてしまうことを防止するなどの目的で、例えばＰＥＴ（PolyEthylene Terephthalate）等によって形成されたシート状部材１０８が接着される。このシート状部材１０８は、その中央部を透明に形成されており、ボトムプレート１０５との間に標識タグ１０９が配設される。そして、標識タグ１０９に記載された、このＧＰＳ用受信アンテナの型番号などが、シート状部材１０８の透明部分から認識可能とされている。

従来のＧＰＳ用受信アンテナは、以上のように構成されており、シリコンゴム等により形成された第１の防水パッキン１０３及び第２の防水パッキン１０４によって防水性が確保され、カバー部材１０１に収納されたアンテナモジュール１００を保護する構造とされている。

ところで、従来のＧＰＳ用アンテナは、上述したように、第１の防水パッキン１０３及び第２の防水パッキン１０４が備えられていることによって防水性が確保された構造とされている。また、第２の防水パッキン１０４などを支持固定するために、ボトムプレート１０５や４本のネジ１０６などが備えられている。（特許文献１参照）
特開２００１−６８９１２号公報

従来のＧＰＳ用アンテナは、このように多くの部品が必要とされていることから部品コストや組み立てコストを削減することに限界があり、低コスト化を図ることが困難であるといった問題があった。

本発明は、部品点数を削減して低コスト化が可能であり、しかもアンテナ装置内部に水が浸入するのを確実に防止する優れた防水性を確保し得るアンテナ装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明に係るアンテナ装置は、衛星から送出される電波を受信するアンテナモジュールと、前記アンテナモジュールを収納するに十分な内部空間を有し底面が開放されたカバー部材と、前記カバー部材の前記内部空間に配置されるボトムプレートとを備え、前記アンテナモジュールに伝送ケーブルが接続されてなるアンテナ装置において、前記伝送ケーブルは、カバー部材の一側部で前記内部空間へ貫通して形成された孔部から挿入されるとともに、前記孔部の内側の前記内部空間に、前記伝送ケーブルと前記孔部との隙間を埋める形でシリコン樹脂からなるシール材が充填されており、前記ボトムプレート取り付け後、前記内部空間にホットメルト接着剤が充填され、前記シール材とボトムプレートを前記内部空間に封止する封止部が形成されることを特徴とする。

本発明のアンテナ装置では、伝送ケーブルがカバー部材に設けられた孔部から挿入される構造とされ、この導入部分は孔部の内側においてシリコン樹脂からなるシール材によりシールされているので、確実に水の侵入が防止される。また、例えば経年変化等によりシール材に隙間が生ずることもなく、長期に亘り水の侵入が防止される。

本発明のアンテナ装置によれば、伝送ケーブルの導入部分においても確実に水の侵入を防止することができ、しかも部品点数を削減して低コスト化が可能なアンテナ装置を提供することが可能である。

以下、本発明を適用したアンテナ装置について、ＧＰＳ用受信アンテナを例にして説明する。

本実施形態のＧＰＳ用受信アンテナ１は、図１及び図２に示すように、全体略立方形状とされたカバー部材１０を備える。カバー部材１０は、所望とする耐候性・防水性を有する樹脂材料を射出成形することなどによって形成されており、ＧＰＳ用受信アンテナ１の各部を収納する内部空間が形成されている。また、カバー部材１０は、一方の面が開放されており、全体として椀状の形状とされている。

カバー部材１０の内部空間には、ＧＰＳ衛星から送出される電波を受信するためのアンテナモジュール１１が収納されている。アンテナモジュール１１は、基板１２上に受信アンテナ１３が取り付けられている。また、基板１２の裏面側（受信アンテナ１３が取り付けられた面とは反対側）には、受信アンテナ１３の周辺回路を収納したシールドケース１４が配設されている。

基板１２には、外縁部の４箇所に切り欠き部１０ｄが形成されている。そして、アンテナモジュール１１は、基板１２の周縁を支持するように略環状にカバー部材１０の内面側から一体に形成された立ち上がり部１０ａを有し、立ち上がり部１０ａ上に基板１２の切り欠き部１０ｄに対応する位置に係止片１０ｃが設けられ、この基板１２の切り欠き部１０ｄを係止片１０ｃに差し込まれ、カバー部材１０の内部空間に仮固定されている。

また、アンテナモジュール１１からは、受信した電波に含まれる信号を出力するための伝送ケーブル１５が取り付けられている。伝送ケーブル１５は、カバー部材１０の一側部に形成された孔部１０ｂに挿通されることによって、このカバー部材１０から外方に引き出されている。このように、孔部１０ｂによって伝送ケーブル１５を引き出すことによって、例えば切欠部から引き出す場合と比較して、防水性を確保することが容易となる。

本実施形態では、この孔部１０ｂの内側において、シール材により防水シールが施されている。図３は、後述の合成樹脂材料を充填することにより形成される封止部を形成する前の状態を示す図である。前記孔部１０ｂの内側において、伝送ケーブル１５の周囲を埋める形でシリコン樹脂等からなるシール材１６が充填されている。このシール材１６は、前記伝送ケーブル１５と孔部１０ｂの隙間を埋め、ここから水が侵入するのを防止する役割を果たすものである。

また、アンテナモジュール１１の底部（カバー部材１０の開放面側）には、図３に示すように、金属板１７を介してマグネット１８が配設されている。マグネット１８は、金属板上の突部１９によって位置決めされ、シールドケース１４に磁気的に強固に接合する。その結果、金属板１７もシールドケース１４を覆った形で取り付けれらることになる。金属板１７は、４カ所に切り欠き１７ａが設けられており、この切り欠き１７ａをカバー部材１０の係止片１０ｃに差し込むことで、その位置決めが行われる。

ＧＰＳ用受信アンテナ１は、マグネット１８を備えていることにより、このマグネット１８の磁力によって自動車の屋根などに確実に固定することが可能とされている。なお、ＧＰＳ用受信アンテナ１は、マグネット１８を備えずに、他の固定部材によって自動車に固定される構成とされていてもよいが、マグネット１８により固定される構成とされていることによって、自動車への取り付けや取り外しを極めて簡便に行うことが可能となる。また、ＧＰＳ用受信アンテナ１においては、マグネット１８の形状や個数については特に限定されるものではない。

そして、ＧＰＳ用受信アンテナ１においては、図４に示すように、上述のようにカバー部材１０の内部空間にアンテナモジュール１１が収納された状態で、金属板１７及びマグネット１８によりカバー部材１０の開放面が閉塞され、さらに合成樹脂材料が充填されてなる封止部２０が形成されている。なお、図２及び図４においては、合成樹脂材料が充填されて封止部２０が形成された部位を斜線部として示す。

封止部２０は、例えば高分子ポリエステル等の合成樹脂材料がホットメルトによって充填・固形化されてなり、アンテナモジュール１１をカバー部材１０の内部空間内に密封している。

ＧＰＳ用受信アンテナ１では、このように封止部２０が形成されていることによって高い防水性が確保されており、例えば風雨等に長期間晒された場合であってもアンテナモジュール１１に錆びなどの劣化が生じることが防止されている。

ＧＰＳ用受信アンテナ１は、合成樹脂材料が充填されてなる封止部２０によって防水性が確保されていることから、従来構造のＧＰＳ用受信アンテナと比較して、部品点数が大幅に削減されており、簡略な構造とされている。したがって、ＧＰＳ用受信アンテナ１は、部品コストや組み立てコストを大幅に削減して、低コスト化を図ることが可能である。

なお、封止部２０を構成する合成樹脂材料は、高分子ポリエステルに限定されるものではなく、所望とする防水性を確保することができれば、固形化の容易性や溶融時の流動性などを考慮して、任意の材料を用いるとすればよい。

また、封止部２０は、特にホットメルトによって充填・固形化することに限定されるものではないが、充填時の容易性や必要となる工数を考慮すると、ホットメルトを用いて充填することが望ましい。

また、封止部２０におけるカバー部材１０の開放面側（外方に臨む面側）は、平坦に形成されていることが望ましい。これにより、自動車の屋根などのような比較的平坦な設置面に設置する場合に好適となる。

さらに、図４においては、封止部２０からマグネット１８の底面が外方に臨むようにして、このマグネット１８が封止部２０に充填された場合の例を図示しているが、マグネット１８は、封止部２０によって完全に充填されていてもよい。これにより、封止部２０による防水性を向上させることができる。ただし、マグネット１８の磁力による設置面への固定強度の観点からは、マグネット１８の底面が封止部２０から露出している方が望ましい。

さらにまた、ＧＰＳ用受信アンテナ１は、底面部に露出するマグネット１８等によって自動車の屋根などに傷が生じてしまうことを防止する目的で、図２に示すように、封止部２０の外側に、カバー部材１０の底面形状と略々同形状とされたシート状部材２１を配設してもよい。このようなシート状部材２１は、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等によって形成することができる。また、この場合には、封止部２０とシート状部材２１との間に、従来構造のＧＰＳ用受信アンテナと同様な標識タグを配設し、この標識タグに記載された内容をシート状部材２０に形成した透明部から判読することが可能とされていてもよい。

次に、上記ＧＰＳ用受信アンテナ１の組み立て方法について説明する。図５は、一連の組み立てプロセスを示すものである。

ＧＰＳ用受信アンテナ１を作製するには、先ず、図５（ａ）に示すように、ケース部材１０内にアンテナモジュール１１を収納し、組み付ける。次いで、図５（ｂ）に示すように、伝送ケーブル１５をケース部材１０の孔部１０ｂから挿入し、半田付けする。半田付けは、基板１２と伝送ケーブル１５との接続部に対応してシールドケース１４に設けられた作業用孔１４ａにおいて行う。

次に、図５（ｃ）に示すように、ケース部材１０の孔部１０ｂ近傍において、接続した伝送ケーブル１５の周囲にシリコン樹脂を充填し、シール材１６を形成する。続いて、図５（ｄ）に示すように、金属板１７を両面テープ２２でシールドケース１４に貼り付け、さらに、図５（ｅ）に示すように、金属板１７に設けられた突部１９により位置決めした状態でマグネット１８を磁力により金属板１７に貼り付ける。最後に、図５（ｆ）に示すように、ホットメルト接着剤等をケース部材１０の開放面に充填し、封止部２０を形成し、ＧＰＳ用受信アンテナ１を完成する。

ＧＰＳ用受信アンテナの外観斜視図である。ＧＰＳ用受信アンテナの概略断面図である。ＧＰＳ用受信アンテナの封止部を形成する前の底面図である。ＧＰＳ用受信アンテナの封止部を形成した後の底面図である。ＧＰＳ用受信アンテナの組み立て工程を示す概略断面図であり、（ａ）はアンテナモジュール取り付け工程、（ｂ）は伝送ケーブル半田付け工程、（ｃ）はシリコン樹脂充填工程、（ｄ）は金属板取り付け工程、（ｅ）はマグネット取り付け工程、（ｆ）は封止部形成工程を示す。従来のアンテナ装置の分解側面図である。

符号の説明

１０ケース部材
１１アンテナモジュール
１２基板
１３受信アンテナ
１４シールドケース
１４ａ作業用孔
１５伝送ケーブル
１６シール材
１７金属板
１８マグネット
１９突部
２０封止部

Claims

衛星から送出される電波を受信するアンテナモジュールと、前記アンテナモジュールを収納するに十分な内部空間を有し底面が開放されたカバー部材と、前記カバー部材の前記内部空間に配置されるボトムプレートとを備え、前記アンテナモジュールに伝送ケーブルが接続されてなるアンテナ装置において、
前記伝送ケーブルは、カバー部材の一側部で前記内部空間へ貫通して形成された孔部から挿入されるとともに、前記孔部の内側の前記内部空間に、前記伝送ケーブルと前記孔部との隙間を埋める形でシリコン樹脂からなるシール材が充填されており、
前記ボトムプレート取り付け後、前記内部空間にホットメルト接着剤が充填され、前記シール材とボトムプレートを前記内部空間に封止する封止部が形成されることを特徴とするアンテナ装置。
前記ボトムプレートは、金属板とマグネット板とからなり、前記金属板には、前記マグネットを位置決めする突部が形成されていることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
前記アンテナモジュールは、アンテナ素子と、アンテナ素子が取り付けられる基板と、当該基板を覆うシールドケースとを有してなり、
前記伝送ケーブルは前記基板に接続されるとともに、前記基板とケーブルとの接続部に対応して当該シールドケースに作業用孔が形成され、
この作業用孔から前記ケーブルの基板の半田付けが行われることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。