CN108028458A - 天线装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种即使附近存在电子设备也能够抑制对天线性能的影响的天线装置。天线装置(1)具备顶部单元(30)和线圈(40)。相机(50)的罩壳(51)设置在避开顶部单元(30)的正下方的位置。线圈(40)在前后方向上接近罩壳(51)而配置。罩壳(51)与线圈(40)之间的前后方向的距离为接收对象信号的最小波长的0.00075倍以上。规定的频带中的天线装置(1)的最大天线效率为不存在相机(50)时的最大天线效率的85％以上。

Description

天线装置
技术领域
本发明涉及在车辆的车顶等安装的天线装置。
背景技术
近年来，开发出了被称为鲨鱼鳍天线的天线，例如在AM/FM接收用的情况下，作为天线单元的电容单元(顶部单元)与线圈组合而成的结构得到了广泛使用。下述专利文献1公开了一种在天线装置的壳体安装有对上方进行拍摄的相机的车辆用相机装置。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-150496号公报
发明内容
发明要解决的课题
近年来，作为在自动驾驶或驾驶的辅助等中使用的技术，对汽车的周边状况进行传感的技术开始受到重视，设置传感用的电子设备的情况不断增加。然而，如果将进行传感的电子设备设置在车辆室内，则会考虑与电子设备的主要功能没有直接关联的汽车的操作、内部的居留性、便利性等来进行安装，对于电子设备本来的功能、用途(例如相机的图像拍摄)而言未必会成为最佳的设置条件。另一方面，如果将电子设备单纯地安装在车辆的车顶上的天线附近，则即使成为了适合电子设备本来的功能、用途的配置，也会存在如下问题：由于追加在原来的设计时未预料到的金属物，所以天线性能变动而天线本来应该发挥的功能即无线电的接收性能下降。
本发明是认识到这样的状况而完成的，其目的在于提供一种即使附近存在电子设备也能够抑制对天线性能的影响的天线装置。
用于解决课题的方案
本发明的某个方式是天线装置。该天线装置具备顶部单元和在所述顶部单元的下方设置的波长缩短元件，
电子设备的罩壳设置在避开所述顶部单元的正下方的位置，
所述波长缩短元件在与上下方向垂直的规定方向上接近所述罩壳而配置，
规定的频带中的最大天线效率为不存在所述电子设备时的最大天线效率的85％以上。
本发明的另一方式是天线装置。该天线装置具备顶部单元和在所述顶部单元的下方设置的波长缩短元件，
电子设备的罩壳设置在避开所述顶部单元的正下方的位置，
所述波长缩短元件在与上下方向垂直的规定方向上接近所述罩壳而配置，
所述罩壳与所述波长缩短元件之间的所述规定方向上的距离为接收对象信号的最小波长的0.00075倍以上。
本发明的另一方式是天线装置。该天线装置具备顶部单元和在所述顶部单元的下方设置的波长缩短元件，
电子设备的罩壳的至少一部分位于所述顶部单元的正下方，
所述波长缩短元件在与上下方向垂直的规定方向上从所述罩壳隔开规定距离而配置，
规定的频带中的最大天线效率为不存在所述电子设备时的最大天线效率的85％以上。
本发明的另一方式是天线装置。该天线装置具备顶部单元和在所述顶部单元的下方设置的波长缩短元件，
电子设备的罩壳的至少一部分位于所述顶部单元的正下方，
所述波长缩短元件在与上下方向垂直的规定方向上从所述罩壳隔开规定距离而配置，
所述罩壳与所述波长缩短元件之间的所述规定方向上的距离为接收对象信号的最小波长的0.0023倍以上。
本发明的另一方式是天线装置。该天线装置具备顶部单元和在所述顶部单元的下方设置的波长缩短元件，
所述波长缩短元件的上端部处于比电子设备的罩壳的上端部靠上方处，所述波长缩短元件的下端部处于比所述罩壳的下端部靠上方处。
可以是，所述罩壳设置在避开所述顶部单元的正下方的位置，
所述波长缩短元件在与上下方向垂直的规定方向上接近所述罩壳而配置，
所述波长缩短元件与所述电子设备的罩壳在高度方向上的相互重叠长为接收对象信号的最小波长的0.0038倍以下，
所述罩壳与所述波长缩短元件之间的所述规定方向上的距离为接收对象信号的最小波长的0.00030倍以上。
可以是，所述波长缩短元件存在于所述顶部单元的中央部正下方处或比该中央部正下方处更接近所述罩壳的位置。
可以是，所述罩壳为金属制。
需要说明的是，以上的构成要素的任意的组合、将本发明的表述在方法或系统等之间进行变换而得到技术也作为本发明的方式是有效的。
发明效果
根据本发明，能够提供一种即使附近存在电子设备也能够抑制对天线性能的影响的天线装置。
附图说明
图1是本发明的实施方式1的天线装置1的前方立体图。
图2是本发明的实施方式1的天线装置1的后方立体图。
图3是省略了罩壳体10的天线装置1的前方立体图。
图4是省略了罩壳体10的天线装置1的后方立体图。
图5是省略了罩壳体10及内壳体20的天线装置1的前方立体图。
图6是省略了罩壳体10及内壳体20的天线装置1的后方立体图。
图7是省略了罩壳体10及内壳体20的天线装置1的侧视图。
图8是天线装置1的分解立体图。
图9是将天线装置1与安装对象的车辆车顶5一起示出的示意性侧剖视图(内壳体20省略图示)。
图10是将在天线装置1中使线圈40与相机50的罩壳51的对向距离(图9所示的距离D)为1mm、3mm、5mm、10mm的各情况下的相对于FM波段的频率的天线效率与不存在相机50的情况一起示出的特性图。
图11是天线装置1中的相对于线圈40与相机50的罩壳51的对向距离(图9所示的距离D)的FM波段的最大天线效率的特性图。
图12是本发明的实施方式2的天线装置2的示意性侧剖视图(内壳体20省略图示)。
图13是天线装置2的尺寸例说明图(尺寸的单位为mm)。
图14是将在天线装置2中使线圈40与相机50的罩壳51的对向距离为1.5mm、2.5mm、7.5mm、21.5mm的各情况下的相对于FM波段的频率的天线效率与不存在相机50的情况一起示出的特性图。
图15是天线装置2中的相对于线圈40与相机50的罩壳51的对向距离的FM波段的最大天线效率的特性图。
图16是本发明的实施方式3的天线装置3的示意性侧剖视图(内壳体20省略图示)。
图17是将在天线装置3中使线圈40与相机50的罩壳51的对向距离(图16所示的距离D)固定于1mm且使线圈40与罩壳51在高度方向上的相互重叠长(图16所示的距离W)为6mm、9mm、12mm、13mm、16mm的各情况下的相对于FM波段的频率的天线效率与不存在相机50的情况一起示出的特性图。
图18是天线装置3中的相对于线圈40与罩壳51在高度方向上的相互重叠长(图16所示的距离W)的FM波段的最大天线效率的特性图。
图19是缩窄线圈40的卷绕间距而将线圈40的绕组下端部向上方移位时的天线装置3的后方立体图。
图20是缩窄线圈40的卷绕间距而将线圈40的绕组下端部向上方移位时的天线装置3的侧视图。
图21是增大线圈40的直径而将线圈40的绕组下端部向上方移位时的天线装置3的后方立体图。
图22是增大线圈40的直径而将线圈40的绕组下端部向上方移位时的天线装置3的侧视图。
图23是在如图9那样将线圈40设置在顶部单元30的后部下方的结构中在罩壳体10内的前部追加相机50的实施方式的天线装置的示意性侧视图(内壳体20省略图示)。
图24是在图9所示的结构中将相机50移动到罩壳体10内的前部并将线圈40移动到顶部单元30的前端部下方(正下方)的实施方式的天线装置的示意性侧视图(内壳体20省略图示)。
图25是在图24所示的结构中在顶部单元30的后端部下方(正下方)追加相机50的实施方式的天线装置的示意性侧视图(内壳体20省略图示)。
具体实施方式
以下，参照附图，详细叙述本发明的优选实施方式。需要说明的是，对于各附图所示的相同或同等的构成要素、构件等标注同一标号，适当省略重复的说明。而且，实施方式不对发明进行限定而是例示，实施方式记述的全部特征或其组合不一定是发明的本质性的特征。
实施方式1
参照图1～图11，说明本发明的实施方式1。在图7中，对前后上下的各方向进行定义。本实施方式的天线装置1是车载用天线装置，安装于车辆的车顶等。在天线装置1中，罩壳体10是电波透过性的合成树脂制(PC或PET等树脂制的成型品)，形成为两侧面向内侧弯曲的鲨鱼鳍形状。罩壳体10例如通过爪彼此的卡合而安装(卡定)于天线基体80。
内壳体20是电波透过性的合成树脂制(ABS树脂等树脂制的成型品)，通过螺纹紧固等而固定于天线基体80。如图3及图4所示，内壳体20在背面下部具有用于安装相机50的相机安装部21。垫60是弹性体或橡胶等的环状的弹性构件，设置在天线基体80上，由内壳体20的下端部在整周按压，将内壳体20与天线基体80之间进行水密密封。
顶部单元30是由不锈钢等的金属板(导体板)构成的电容单元，被加工成平板形、伞形、U字形或V字形等，固定于内壳体20的顶面。线圈40是波长缩短元件的例示，设置在顶部单元30的后端部下方(正下方)。线圈40的绕组上端部处于比相机50的罩壳51的上端部靠上方处。线圈40的绕组下端部处于比罩壳51的下端部靠上方处。线圈40的下线端41连接于放大器基板70。线圈40的未图示的上线端连接于顶部单元30。如图7及图9所示，线圈40在前后方向(与上下方向垂直的规定方向的例示)上接近后述的相机50的罩壳51而配置。通过顶部单元30及线圈40能够进行AM/FM广播的接收。
作为电子设备的相机50安装(固定)于在内壳体20的背面部设置的相机安装部(电子设备安装部)21，拍摄成为安装对象的车辆的后方的活动图像及/或静止图像。相机50包括金属制的罩壳51、面向后方的镜头52及信号线53。罩壳51设置在避开顶部单元30的正下方的位置。信号线53穿过内壳体20的相机安装部21而进入内壳体20内，如图7所示，与从放大器基板70延伸的输出线缆72一起穿过天线基体80的贯通孔81(图8)而向下方导出。垫54是弹性体或橡胶等的环状的弹性构件，设置在相机50的罩壳51与内壳体20的相机安装部21之间而受到按压，将两者之间水密地闭塞。
天线基体80为树脂制，在中央部具有贯通孔81。放大器基板70以覆盖贯通孔81的上部开口的方式，通过螺纹紧固等固定在天线基体80上。在放大器基板70上设有将线圈40的下线端41夹入的一对导体板簧(线端)71。在天线基体80的下表面上，以包围贯通孔81的方式设有由弹性体或橡胶等的环状的弹性构件构成的环状的密封构件90。密封构件90将天线基体80与车辆车顶(天线装置1的安装面)之间进行水密密封。垫片91及螺栓92是将天线装置1向安装对象的车辆车顶进行安装的构件。通过垫片91及螺栓92，天线基体80接地于车辆车顶。
图10是将在天线装置1中使线圈40与相机50的罩壳51的对向距离(图9所示的距离D)为1mm、3mm、5mm、10mm的各情况下的相对于FM波段的频率的天线效率(放射效率)与不存在相机50的情况一起示出的特性图。图11是天线装置1中的相对于线圈40与相机50的罩壳51的对向距离(图9所示的距离D)的FM波段的最大天线效率的特性图。
根据图10及图11可知，最大天线效率(图10所示的各山形特性的顶点)在不存在相机50的情况下最高，随着逐渐缩窄线圈40与相机50的罩壳51的对向距离D而下降，但如果对向距离D为2.5mm以上，则能抑制天线的特性变动，相对于不存在相机50时的天线效率0.7成为85％以上(约0.6以上)的天线效率，成为能够经受实用的性能。需要说明的是，虽然图10所示的各山形特性成为峰值的频率根据对向距离而不同，但只要通过调谐进行调整即可，因此重要的是山形特性的峰值。2.5mm这一距离是接收对象信号(在此为FM信号)的最小波长的约0.00075倍。
通常，在天线装置1设置相机50的情况下，基本上使相机50与线圈40相互尽可能地分离而抑制由作为金属物的罩壳51对天线性能的不良影响，但通过本实施方式可知，能够将相机50的罩壳51与线圈40相互接近配置至接收对象信号的最小波长的0.00075倍。即，根据本实施方式，即使在线圈40的附近存在相机50，也能够抑制对天线性能的影响。而且，能够进行将相机50设置在天线装置1的后部并将线圈40配置在顶部单元30的后端部正下方这样的以往未考虑过的布局，能够使设计的自由度大幅提高。
实施方式2
参照图12～图15，说明本发明的实施方式2。需要说明的是，在图12中在罩壳体10的后方示出的虚线是以实施方式1的罩壳体10的外形为参考而示出的虚线。本实施方式的天线装置2与实施方式1的天线装置1相比，在相机50的罩壳51位于顶部单元30的后端部正下方而相应地实现了罩壳体10的小型化这一点、及线圈40位于顶部单元30的中央部正下方这一点上不同，在其他方面是一致的。
图13是天线装置2的尺寸例说明图(尺寸的单位为mm)。在图13的例子中，顶部单元30的前后长为95.0mm，从线圈40的绕组部前端到顶部单元30的后端的距离为47.5mm，线圈40的绕组部的卷轴方向长为24.0mm，从线圈40的上端到顶部单元30的下端的距离为9.0mm，从线圈40的下端到天线基体80的上表面的距离为9.0mm，从天线基体80的上表面到顶部单元30的下端的距离为42.0mm，线圈40的绕组部外径为16.0mm，从线圈40的绕组部后端到相机50的罩壳51的前表面的距离为7.5mm，罩壳51与线圈40在高度方向上的相互重叠长为16.0mm，罩壳51的前后长为25.0mm，罩壳51的高度为25.0mm。需要说明的是，罩壳51的外形尺寸在全部的实施方式中通用，线圈40的绕组部的外形尺寸与实施方式1及3(图16的例子)通用，与线圈40和罩壳51在高度方向上的相对位置相关的尺寸与实施方式1通用。
图14是将在天线装置2中使线圈40与相机50的罩壳51的对向距离为1.5mm、2.5mm、7.5mm、21.5mm的各情况下的相对于FM波段的频率的天线效率与不存在相机50的情况一起示出的特性图。图15是天线装置2中的相对于线圈40与相机50的罩壳51的对向距离的FM波段的最大天线效率的特性图。
根据图14及图15可知，最大天线效率(图14所示的各山形特性的顶点)在不存在相机50情况下最高，随着逐渐缩窄线圈40与相机50的罩壳51的对向距离而下降，但如果对向距离为7.5mm以上，则能抑制天线的特性变动，相对于不存在相机50时的天线效率0.7成为85％以上(约0.6以上)的天线效率，成为能够经受实用的性能。7.5mm这一距离是接收对象信号(在此为FM信号)的最小波长的约0.0023倍。
通常，在天线装置2设置相机50的情况下，基本上将作为金属物的罩壳51设置在避开顶部单元30的正下方的位置而抑制由罩壳51对天线性能的不良影响，但通过本实施方式可知，通过将相机50的罩壳51与线圈40相互隔开接收对象信号的最小波长的0.0023倍以上，能够将罩壳51配置在顶部单元30的正下方。即，根据本实施方式，即使相对于线圈40将相机50接近配置至接收对象信号的最小波长的0.0023倍，也能够抑制对天线性能的影响，并且能够进行使相机50的罩壳51的至少一部分位于顶部单元30的正下方这样的以往难以实现的布局，能够使设计的自由度大幅提高。
实施方式3
参照图16～图18，说明本发明的实施方式3。本实施方式的天线装置3与实施方式1的天线装置1相比，线圈40的绕组下端部向上方移位。线圈40与罩壳51的对向距离即1mm为接收对象信号(在此为FM信号)的最小波长的约0.00030倍，比实施方式1中的对向距离更近。
图17是将在天线装置3中使线圈40与相机50的罩壳51的对向距离(图16所示的距离D)固定为1mm且使线圈40与罩壳51在高度方向上的相互重叠长(图16所示的距离W)为6mm、9mm、12mm、13mm、16mm的各情况下的相对于FM波段的频率的天线效率与不存在相机50的情况一起示出的特性图。图18是天线装置3中的相对于线圈40与罩壳51在高度方向上的相互重叠长(图16所示的距离W)的FM波段的最大天线效率的特性图。
根据图17及图18可知，最大天线效率(图17所示的各山形特性的顶点)在不存在相机50的情况下最高，随着逐渐增大线圈40与罩壳51在高度方向上的相互重叠长而下降，但如果相互重叠长为12.5mm以下，则能抑制天线的特性变动，相对于不存在相机50时的天线效率0.7成为85％以上(约0.6以上)的天线效率，成为能够经受实用的性能。12.5mm这一距离是接收对象信号(在此为FM信号)的最小波长的约0.0038倍。
根据本实施方式，与实施方式1同样，即使在线圈40的附近存在相机50，也能够抑制对天线性能的影响，并且与实施方式1相比能够进一步将线圈40与相机50的罩壳51相互接近配置，能够进一步提高设计的自由度。作为将线圈40的绕组下端部向上方移位的手段，例如存在如图19及图20所示那样将线圈40的卷绕间距比实施方式1缩窄的方法、如图21及图22所示那样将线圈40的直径比实施方式1增大的方法。在使线圈40大径化的情况下，只要将成为卷轴的线轴形成为在前后方向上长的椭圆线轴即可。
以上，虽然以实施方式为例对本发明进行了说明，但本领域技术人员可理解到，实施方式的各构成要素或各处理过程能够在权利要求所记载的范围内进行各种变形。以下，描述变形例。
在实施方式中，例示了天线装置为鲨鱼鳍形的情况，但天线装置也可以为杆形天线等的其他方式。波长缩短元件也可以取代线圈40而使用蜿蜒形状、分形形状、螺旋形状等的分布常数元件、或贴片电感等集中常数元件等具有波长缩短功能和天线的共振频率的调整功能的其他元件。相机50的罩壳51也可以不为金属制，例如也可以是树脂性的罩壳且在内部具有金属屏蔽件的结构。如果是电子设备，则即使罩壳不是金属制也包含金属，这是不言自明的，该金属与罩壳为金属的情况同样地对天线性能造成影响。
相机50也可以设置两个以上，例如如图23所示，可以在罩壳体10内的前部追加相机50。而且，如图24所示，也可以将线圈40设置在顶部单元30的前端部下方(正下方)，将相机50设置在罩壳体10内的前部。此外，如图25所示，也可以在图24的结构中，在顶部单元30的后端部下方(正下方)追加相机50。此外，相机50也可以设置在罩壳体10内的侧部(左右侧面部)。电子设备不限定于相机，也可以是防盗用的人体传感器、LED、扬声器、红外线传感器等其他种类的设备。本发明在将可能会因设置在附近而影响天线的特性的广泛的电子设备向天线装置装入的情况下有效。
标号说明
1～3天线装置，5车辆车顶，10罩壳体，20内壳体，21相机安装部(电子设备安装部)，30顶部单元(电容单元)，40线圈，41下线端，50相机(电子设备)，51罩壳，52镜头，53信号线，54垫，55底座，60垫，70放大器基板，71导体板簧(线端)，72输出线缆，80天线基体，81贯通孔，90密封构件，91垫片，92螺栓。

Claims (8)

1.一种天线装置，具备顶部单元和在所述顶部单元的下方设置的波长缩短元件，
电子设备的罩壳设置在避开所述顶部单元的正下方的位置，
所述波长缩短元件在与上下方向垂直的规定方向上接近所述罩壳而配置，
规定的频带中的最大天线效率为不存在所述电子设备时的最大天线效率的85％以上。
2.一种天线装置，具备顶部单元和在所述顶部单元的下方设置的波长缩短元件，
电子设备的罩壳设置在避开所述顶部单元的正下方的位置，
所述波长缩短元件在与上下方向垂直的规定方向上接近所述罩壳而配置，
所述罩壳与所述波长缩短元件之间的所述规定方向上的距离为接收对象信号的最小波长的0.00075倍以上。
3.一种天线装置，具备顶部单元和在所述顶部单元的下方设置的波长缩短元件，
电子设备的罩壳的至少一部分位于所述顶部单元的正下方，
所述波长缩短元件在与上下方向垂直的规定方向上从所述罩壳隔开规定距离而配置，
规定的频带中的最大天线效率为不存在所述电子设备时的最大天线效率的85％以上。
4.一种天线装置，具备顶部单元和在所述顶部单元的下方设置的波长缩短元件，
电子设备的罩壳的至少一部分位于所述顶部单元的正下方，
所述波长缩短元件在与上下方向垂直的规定方向上从所述罩壳隔开规定距离而配置，
所述罩壳与所述波长缩短元件之间的所述规定方向上的距离为接收对象信号的最小波长的0.0023倍以上。
5.一种天线装置，具备顶部单元和在所述顶部单元的下方设置的波长缩短元件，
所述波长缩短元件的上端部处于比电子设备的罩壳的上端部靠上方处，所述波长缩短元件的下端部处于比所述罩壳的下端部靠上方处。
6.根据权利要求5所述的天线装置，
所述罩壳设置在避开所述顶部单元的正下方的位置，
所述波长缩短元件在与上下方向垂直的规定方向上接近所述罩壳而配置，
所述波长缩短元件与所述电子设备的罩壳在高度方向上的相互重叠长为接收对象信号的最小波长的0.0038倍以下，
所述罩壳与所述波长缩短元件之间的所述规定方向上的距离为接收对象信号的最小波长的0.00030倍以上。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的天线装置，
所述波长缩短元件存在于所述顶部单元的中央部正下方处或比该中央部正下方处更接近所述罩壳的位置。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的天线装置，
所述罩壳为金属制。
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