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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
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Diese Anmeldung basiert auf der am 13. April 2012 eingereichten
japanischen Patentanmeldung Nr. 2012-092006 , auf deren Offenbarung hiermit vollinhaltlich Bezug genommen wird.
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antennenvorrichtung, die auf einer Oberfläche eines Fahrzeugdachs aus einem metallischen Material befestigt ist.
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BISHERIGER STAND DER TECHNIK
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Bekannt ist eine Antennenvorrichtung (auch als Fahrzeugdachantennenvorrichtung bekannt), die auf einer Oberfläche eines Fahrzeugdachs befestigt ist.
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Für gewöhnlich ist eine Oberfläche eines Fahrzeugdachs gekrümmt, um eine nahtlos hervorstehende Form aufzuweisen. Folglich behindert, wie im Patentdokument 1 gezeigt, wenn eine Antennenvorrichtung auf einer Oberfläche eines Fahrzeugdachs an einem hinteren Abschnitt der Dachoberfläche befestigt ist, ein Vorsprungsabschnitt der Dachoberfläche, der in einer Frontrichtung der Antennenvorrichtung positioniert ist, einen Betrieb der Antennenvorrichtung. Dies führt dazu, dass eine Verstärkung der Antennenvorrichtung in einer Frontrichtung des Fahrzeugs schwer gewährleistet werden kann. Insbesondere weist eine hochfrequente Funkwelle mit einem Betriebsfrequenzband im Gigahertzbereich (GHz-Band) eine hohe Geradlinigkeit auf und wird diese mit zunehmendem Sendeabstand leicht gedämpft. Folglich ist, bei der Antennenvorrichtung, die hochfrequente Funkwellen im GHz-Frequenzband empfängt, eine Gewährleistung der Verstärkung in der Frontrichtung des Fahrzeugs von hoher Bedeutung.
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LITERATUR AUS DEM STAND DER TECHNIK
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PATENTLITERATUR
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- Patentdokument 1: JP 2011-250108 A
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist angesichts der obigen Schwierigkeiten Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antennenvorrichtung bereitzustellen, bei der ein nachteiliger Effekt, der durch eine Vorsprungsform der Dachoberfläche verursacht wird, auf eine Funkwellensendung und einen Funkwellenempfang der Antennenvorrichtung verringert wird und eine Verstärkung der Antennenvorrichtung in einer Frontrichtung des Fahrzeugs in geeigneter Weise gewährleistet werden kann, wenn die Antennenvorrichtung auf einer Dachoberfläche eines Fahrzeugdachs aus einem metallischen Material befestigt ist.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Antennenvorrichtung, die auf einer Dachoberfläche eines Fahrzeugdachs befestigt ist, eine Masseplatte, die auf der Dachoberfläche angeordnet ist, eine Antennenmasse mit einer planaren Form, ein erstes Antennenelement und ein zweites Antennenelement auf. Die Antennenmasse ist auf einer Ebene angeordnet, die senkrecht zu einer Masseplattenoberfläche der Masseplatte oder innerhalb eines vorbestimmten Winkels gewinkelt zur Masseplattenoberfläche der Masseplatte verläuft. Die Antennenmasse ist eine vorbestimmte Entfernung in einer Richtung senkrecht zur Masseplattenoberfläche der Masseplatte getrennt von der Masseplattenoberfläche der Masseplatte angeordnet. Das erste Antennenelement weist einen ersten Basisendabschnitt und einen ersten Frontendabschnitt auf. Der erste Basisendabschnitt ist mit einer ersten vorbestimmten Position der Antennenmasse verbunden, und das erste Antennenelement erstreckt sich vom ersten Basisendabschnitt in einer Richtung weg von der Antennenmasse zum ersten Frontendabschnitt. Das zweite Antennenelement weist einen zweiten Basisendabschnitt und einen zweiten Frontendabschnitt auf. Der zweite Basisendabschnitt ist mit einer zweiten vorbestimmten Position der Antennenmasse verbunden. Die zweite vorbestimmte Position unterscheidet sich von der ersten vorbestimmten Position. Das zweite Antennenelement erstreckt sich vom zweiten Basisendabschnitt in einer Richtung weg von der Antennenmasse zum zweiten Frontendabschnitt.
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Gemäß der obigen Antennenvorrichtung wird dann, wenn die Antennenvorrichtung auf der Dachoberfläche des Fahrzeugdachs aus einem metallischen Material befestigt ist, ein nachteiliger Effekt, der durch eine Vorsprungsform der Dachoberfläche verursacht wird, auf eine Funkwellensendung und einen Funkwellenempfang der Antennenvorrichtung verringert und kann eine Verstärkung der Antennenvorrichtung in der Frontrichtung des Fahrzeugs in geeigneter Weise gewährleistet werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die obige und weitere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher ersichtlich. In den Zeichnungen zeigt/zeigen:
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1 eine Abbildung zur Veranschaulichung einer Längsschnittansicht einer Antennenvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2(a) und 2(b) Diagramme zur Veranschaulichung von Richtcharakteristika der Antennenvorrichtung auf einer horizontalen Ebene gemäß der ersten Ausführungsform, und 2(c) ein Diagramm zur Veranschaulichung einer Richtcharakteristik eines Vergleichsbeispiels einer Antennenvorrichtung;
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3(a) eine Abbildung zur Veranschaulichung einer E-Feld-Verteilung einer Antennenvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform, und 3(b) eine Abbildung zur Veranschaulichung einer E-Feld-Verteilung eines Vergleichsbeispiels einer Antennenvorrichtung;
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4 eine Abbildung zur Veranschaulichung einer Längsschnittansicht einer Antennenvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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5 ein Diagramm zur Veranschaulichung einer E-Feld-Verteilung einer Antennenvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform;
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6 eine Abbildung zur Veranschaulichung einer Längsschnittansicht einer Antennenvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
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7 eine Abbildung zur Veranschaulichung einer Anordnung eines Antennenelements und eines Kabels.
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AUSFÜHRUNGSFORMEN ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
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(Erste Ausführungsform)
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Nachstehend ist eine Antennenvorrichtung 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 beschrieben. Die Antennenvorrichtung 1 ist eine Antennenvorrichtung (auch als eine Fahrzeugdachantennenvorrichtung bekannt), die auf einer Oberfläche 2a eines Fahrzeugdachs 2 aus einem metallischen Material befestigbar ist. Die Antennenvorrichtung 1 wird in einem Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikationssystem (nachstehend als V2V-(Vehicle-to-Vehicle)-Kommunikationssystem bezeichnet) verwendet, das in einem Frequenzband beispielsweise eines 5,9 Gigahertz-(GHz)-Frequenzbandes arbeitet. Die Antennenvorrichtung 1 weist ein Gehäuse 3 auf. Das Gehäuse 3 weist eine Stromlinienform in einer Front-(FRONT)-Heck-(HECK)-Richtung bezüglich eines Fahrzeugs auf, um einen Luftwiderstand während einer Fahrt des Fahrzeugs zu verringern oder um das Erscheinungsbild nicht zu beeinträchtigen. Die Antennenvorrichtung 1 kann beispielsweise eine Haifischflossenform aufweisen.
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Die Antennenvorrichtung 1 weist eine Masseplatte 4 auf. Die Masseplatte 4 weist annähernd eine rechteckige planare Form auf. Die Masseplatte 4 kann beispielsweise durch eine Metallplatte bereitgestellt sein. In einem Zustand, in dem die Antennenvorrichtung 1 auf der Dachoberfläche 2a des Fahrzeugdachs 2 befestigt ist, ist die Masseplatte 4 entlang der Dachoberfläche 2a des Fahrzeugdachs 2 angeordnet. Auf einer Masseplattenoberfläche 4a der Masseplatte 4, die eine obere Oberfläche der Masseplatte 4 ist, ist ein Substrat 5 in einer stehenden Weise angeordnet. Das Substrat 5 weist beispielsweise eine planare Form auf und ist aus einem Harzmaterial aufgebaut. D. h., eine Ebene, auf der das Substrat 5 angeordnet ist, kann senkrecht zur Masseplattenoberfläche 4a der Masseplatte 4 verlaufen. Alternativ kann die Ebene, auf der das Substrat 5 angeordnet ist, innerhalb eines vorbestimmten Winkels gewinkelt zu einer Richtung angeordnet sein, die senkrecht zur Masseplattenoberfläche 4a der Masseplatte 4 verläuft. Das Substrat 5 ist geformt, um einer Form des Gehäuses 3 zu folgen. Auf einer Oberfläche 5a des Substrats 5 sind eine Antennenmasse 6 und ein Verbindungsabschnitt 7 durch ein Leitermuster (Leiterfilm) vorgesehen. Der Verbindungsabschnitt 7 verbindet die Antennenmasse 6 elektrisch mit der Masseplatte 4. D. h., die Antennenmasse 6 ist über den Verbindungsabschnitt 7 direkt (leitend) mit der Masseplatte 4 verbunden. D. h., die Antennenmasse 6 ist einen vorbestimmten Abstand entfernt von der Masseplattenoberfläche 4a der Masseplatte 4 angeordnet. Die Antennenmasse 6 ist auf einer Oberfläche 5a des Substrats 5 gebildet. Folglich verläuft die Antennenmasse 6 senkrecht zur Masseplattenoberfläche 4a der Masseplatte 4 oder ist die Antennenmasse 6 innerhalb des vorbestimmten Winkels gewinkelt zu der Richtung angeordnet, die senkrecht zur Masseplattenoberfläche 4a der Masseplatte 4 verläuft. Die Antennenmasse 6 ist über den Verbindungsabschnitt 7 mit der Masseplatte 4 verbunden und weist ein elektrisches Potential gleich einem elektrischen Potential der Masseplatte 4 auf. Die Antennenmasse 6 weist eine rechteckige Form und eine vorbestimmte Länge in der Richtung senkrecht zur Masseplatte 4 und eine vorbestimmte Länge in einer Richtung, die parallel zur Masseplatte 4 entlang der Antennenmasse 6 verläuft, auf. Nachstehend ist die Richtung senkrecht zur Masseplatte 4 auch als eine vertikale Richtung bezeichnet und eine Richtung parallel zur Masseplatte 4 auch als eine horizontale Richtung bezeichnet. Ferner ist eine Achse parallel zu einer Front-Heck-Richtung des Fahrzeugs als eine X-Achse definiert, eine Achse senkrecht zu der Ebene, auf der das Substrat 5 angeordnet ist, als eine Y-Achse definiert, und eine Ebene, die durch die X-Achse und die Y-Achse definiert ist, als eine horizontale Ebene (X-Y-Ebene) definiert.
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Ein erstes Antennenelement 8 ist an einem oberen Endabschnitt 6a der Antennenmasse 6 angeordnet. Das erste Antennenelement 8 ist durch ein lineares Monopolantennenelement bereitgestellt, das vertikal polarisierte Wellen sendet und empfängt. Die Position, an der das erste Antennenelement 8 angeordnet ist, ist auch als eine erste vorbestimmte Position bezeichnet. In der vorliegenden Ausführungsform ist die erste vorbestimmte Position der obere Endabschnitt 6a der Antennenmasse 6. Das erste Antennenelement 8 weist einen Basisendabschnitt 8a und einen Frontendabschnitt 8b auf. Der Basisendabschnitt 8a und der Frontendabschnitt 8b sind auch als ein erster Basisendabschnitt bzw. ein erster Frontendabschnitt bezeichnet. Der Basisendabschnitt 8a ist elektrisch mit dem oberen Endabschnitt 6a der Antennenmasse 6 verbunden. Das erste Antennenelement 8 ist derart mit der Antennenmasse 6 verbunden, dass sich das erste Antennenelement 8 in einer Richtung vom Basisendabschnitt 8a zum Frontendabschnitt 8b erstreckt, und die Richtung vom Basisendabschnitt 8a zum Frontendabschnitt 8b ist eine Richtung weg von der Antennenmasse 6 in einer im Wesentlichen vertikalen Richtung. D. h., die erste Antenne 8 ist derart angeordnet, dass eine Mittelachse des ersten Antennenelements 8 senkrecht zur Masseplattenoberfläche 4a der Masseplatte 4 oder innerhalb des vorbestimmten Winkels gewinkelt zu der Richtung senkrecht zur Masseplattenoberfläche 4a der Masseplatte 4 verläuft. Hierin beschreibt die Mittelachse des Antennenelements eine zentrale Längsachse des Antennenelements. Das erste Antennenelement 8 weist eine Länge (Elementlänge) auf, die elektrisch gleich einer viertel Wellenlänge ist. Die Elementlänge kann beispielsweise gleich einer Länge gesetzt werden, die erhalten wird, indem eine viertel Wellenlänge einer 5,9 GHz Funkwelle mit einer Wellenlängenkürzungsrate multipliziert wird, die durch eine Dielektrizitätskonstante von Material des Substrats 5 definiert ist. Ein Einspeisepunkt 9, der Energie an das erste Antennenelement 8 gibt, ist am Basisendabschnitt 8a des ersten Antennenelements 8 vorgesehen. Wenn der Einspeisepunkt 9 getrennt vom ersten Antennenelement 8 angeordnet ist, kann der Einspeisepunkt 9 über eine Mikrostreifenleitung elektrisch mit dem Basisendabschnitt 8a des ersten Antennenelements 8 verbunden sein. Der Einspeisepunkt 9 kann beispielsweise derart konfiguriert sein, dass ein Innenleiter eines ersten Koaxialkabels 10 mit dem Basisendabschnitt 8a des ersten Antennenelements 8 verbunden ist und ein Außenleiter des ersten Koaxialkabels 10 mit der Antennenmasse 6 verbunden ist. Das erste Antennenelement 8 ist derart angeordnet, dass eine Höhe von der Masseplattenoberfläche 4a zum Basisendabschnitt 8a annähernd 40 Millimeter (mm) beträgt.
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Ein zweites Antennenelement 11 ist an einem unteren Endabschnitt 6b der Antennenmasse 6 angeordnet. Das zweite Antennenelement 11 ist durch ein lineares Monopolantennenelement bereitgestellt, das vertikal polarisierte Wellen sendet und empfängt. Die Position, an der das zweite Antennenelement 11 angeordnet ist, ist auch als eine zweite vorbestimmte Position bezeichnet. In der vorliegenden Ausführungsform ist die zweite vorbestimmte Position der untere Endabschnitt 6b der Antennenmasse 6. Das zweite Antennenelement 11 weist einen Basisendabschnitt 11a und einen Frontsendabschnitt 11b auf. Der Basisendabschnitt 11a und der Frontsendabschnitt 11b sind als ein zweiter Basisendabschnitt bzw. ein zweiter Frontendabschnitt bezeichnet. Der Basisendabschnitt 11a ist elektrisch mit dem unteren Endabschnitt 6b der Antennenmasse 6 verbunden. Das zweite Antennenelement 11 ist derart mit der Antennenmasse 6 verbunden, dass sich das zweite Antennenelement 11 in einer Richtung vom Basisendabschnitt 11a zum Frontsendabschnitt 11b erstreckt, und die Richtung vom Basisendabschnitt 11a zum Frontsendabschnitt 11b ist eine Richtung weg von der Antennenmasse 6 in der im Wesentlichen vertikalen Richtung. D. h., die zweite Antenne 11 ist derart angeordnet, dass eine Mittelachse des zweiten Antennenelements 11 senkrecht zur Masseplattenoberfläche 4a der Masseplatte 4 oder innerhalb des vorbestimmten Winkels gewinkelt in der Richtung senkrecht zur Masseplattenoberfläche 4a der Masseplatte 4 verläuft. Das zweite Antennenelement 11 weist eine Länge (Elementlänge) auf, die elektrisch gleich einer viertel Wellenlänge ist. Die Elementlänge kann beispielsweise gleich der Länge gesetzt werden, die erhalten wird, indem eine viertel Wellenlänge einer 5,9 GHz Funkwelle mit der Wellenlängenkürzungsrate multipliziert wird, die durch die Dielektrizitätskonstante von Material des Substrats 5 definiert ist. Ein Einspeisepunkt 12, der Energie an das zweite Antennenelement 11 gibt, ist am Basisendabschnitt 11a des zweiten Antennenelements 11 vorgesehen. Wenn der Einspeisepunkt 12 getrennt vom zweiten Antennenelement 11 angeordnet ist, kann der Einspeisepunkt 12 über eine Mikrostreifenleitung elektrisch mit dem Basisendabschnitt 11a des zweiten Antennenelements 11 verbunden sein. Der Einspeisepunkt 12 kann beispielsweise derart konfiguriert sein, dass ein Innenleiter eines zweiten Koaxialkabels 13 mit dem Basisendabschnitt 11a des zweiten Antennenelements 11 verbunden ist und ein Außenleiter des zweiten Koaxialkabels 13 mit der Antennenmasse 6 verbunden ist. Das zweite Antennenelement 11 ist derart angeordnet, dass eine Höhe von der Masseplattenoberfläche 4a zum Basisendabschnitt 11a annähernd 20 mm beträgt.
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Die Mittelachse des ersten Antennenelements 8 ist von einem Mittelabschnitt 6c der Antennenmasse 6 in einer horizontalen Richtung versetzt, und die Mittelachse des zweiten Antennenelements 11 ist vom Mittelabschnitt 6c der Antennenmasse 6 in der horizontalen Richtung versetzt. In der horizontalen Richtung kann die Antennenmasse 6 eine Breite aufweisen, die beispielsweise größer als die Länge ist, die erhalten wird, indem eine viertel Wellenlänge einer 5,9 GHz Funkwelle mit der Wellenlängenkürzungsrate multipliziert wird, die durch die Dielektrizitätskonstante von Material des Substrats 5 definiert ist. Ferner muss ein Abstand zwischen dem Einspeisepunkt 9 und dem Einspeisepunkt 12 derart ausgelegt sein, dass eine Interferenz zwischen dem ersten Antennenelement 8 und dem zweiten Antennenelement 11, die eine Raumdiversity bereitstellen, beschränkt wird. Der Abstand zwischen dem Einspeisepunkt 9 und dem Einspeisepunkt 12 kann beispielsweise größer als eine Länge ausgelegt sein, die erhalten wird, indem eine halbe Wellenlänge einer 5,9 GHz Funkwelle mit der Wellenlängenkürzungsrate multipliziert wird, die durch die Dielektrizitätskonstante von Material des Substrats 5 definiert ist. Ferner muss ein Abstand D zwischen dem zweiten Antennenelement 11 und dem zweiten Koaxialkabel 13 derart ausgelegt sein, dass eine Reflexion des zweiten Koaxialkabels 13 beschränkt wird. Der Abstand D kann beispielsweise größer als die Länge ausgelegt sein, die erhalten wird, indem eine viertel Wellenlänge einer 5,9 GHz Funkwelle mit der Wellenlängenkürzungsrate multipliziert wird, die durch die Dielektrizitätskonstante von Material des Substrats 5 definiert ist. 7 zeigt ein Beispiel für den Abstand D zwischen dem zweiten Antennenelement 11 und dem zweiten Koaxialkabel 13. Ein Abstand zwischen einem Teil des Koaxialkabels 13, der annähernd parallel zum Antennenelement 11 verläuft, und dem Antennenelement 11, kann als der Abstand D zwischen dem zweiten Antennenelement 11 und dem zweiten Koaxialkabel 13 definiert sein, und der Abstand D kann größer als die Länge ausgelegt sein, die erhalten wird, indem eine viertel Wellenlänge einer 5,9 GHz Funkwelle mit der Wellenlängenkürzungsrate multipliziert wird, die durch die Dielektrizitätskonstante von Material des Substrats 5 definiert ist. Der vorbestimmte Abstand von der Masseplattenoberfläche 4a zur Antennenmasse 6 kann unter Berücksichtigung von beispielsweise einer Größe des Gehäuses 3, einer Neigung der Dachoberfläche 2a, einer Empfindlichkeit von sowohl dem ersten Antennenelement 8 als auch dem zweiten Antennenelement 11 bestimmt werden.
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2(a) zeigt ein Simulationsergebnis einer Richtcharakteristik des ersten Antennenelements 8 der Antennenvorrichtung 1 gemäß der 1 auf der horizontalen Ebene (X-Y-Ebene), und 2(b) zeigt ein Simulationsergebnis einer Richtcharakteristik des zweiten Antennenelements 11 der Antennenvorrichtung 1 gemäß der 1 auf der horizontalen Ebene (X-Y-Ebene). Hier ist eine Antennenvorrichtung mit einem herkömmlichen Aufbau (nicht gezeigt), bei dem der Basisendabschnitt des Antennenelements direkt mit der Masseplattenoberfläche verbunden ist, als ein Vergleichsbeispiel beschrieben. Es soll angenommen werden, dass sowohl die Antennenvorrichtung 1 der vorliegenden Erfindung als auch die Antennenvorrichtung gemäß dem Vergleichsbeispiel auf einem hinteren Abschnitt der Dachoberfläche 2a mit der nahtlos hervorstehenden Form befestigt sind. Eine Verstärkung des ersten Antennenelements 8, das an einer oberen Seite der Antennenmasse 6 angeordnet ist, beträgt, wie in 2(a) gezeigt, in der Frontrichtung bezüglich des Fahrzeugs –3,8 Dezibel [dBi]. Eine Verstärkung des Antennenelements der Antennenvorrichtung herkömmlichen Aufbaus, wie in 2(c) gezeigt, in der Frontrichtung bezüglich des Fahrzeugs –6,9 [dBi]. Folglich ist die Verstärkung des ersten Antennenelements 8, das an der oberen Seite der Antennenmasse 6 angeordnet ist, um ungefähr 3 [dB] höher als die Verstärkung des Antennenelements der Antennenvorrichtung herkömmlichen Aufbaus. Ferner beträgt eine Verstärkung des zweiten Antennenelements 11, das an einer unteren Seite der Antennenmasse 6 angeordnet ist, wie in 2(b) gezeigt, in der Frontrichtung bezüglich des Fahrzeugs –6,0 [dBi]. Folglich ist die Verstärkung des zweiten Antennenelements 11, das an der unteren Seite der Antennenmasse 6 angeordnet ist, um ungefähr 1 [dB] höher als die Verstärkung des Antennenelements der Antennenvorrichtung herkömmlichen Aufbaus.
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Bei der Antennenvorrichtung herkömmlichen Aufbaus ist das Antennenelement direkt mit der Masseplattenoberfläche verbunden. Folglich behindert dann, wenn die Antennenvorrichtung auf der Dachoberfläche 2a befestigt ist, die eine nahtlos hervorstehende Oberfläche aufweist, die Vorsprungsform der Dachoberfläche 2a eine Frontsicht des Antennenelements. Ferner ist das Antennenelement nahe der Dachoberfläche 2a angeordnet, so dass Funkwellen, die an der Dachoberfläche reflektiert werden, die Antennenvorrichtung nachteilig beeinflussen. Folglich ist ein E-Feld-Muster Q des Vergleichsbeispiels, wie in 3(b) gezeigt, in einer oberen Richtung ausgerichtet. Bei der Antennenvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform sind das erste Antennenelement 8 und das zweite Antennenelement 11 an Positionen mit der Antennenmasse 6 verbunden, die jeweilige vorbestimmte Abstände von der Masseplattenoberfläche 4a entfernt liegen. D. h., die Antennenelemente 8, 11 liegen jeweilige vorbestimmte Abstände von der Dachoberfläche 2a entfernt. Folglich werden auch dann, wenn die Antennenvorrichtung 1 auf der Dachoberfläche 2a mit der Vorsprungsform befestigt ist, die Sichtweiten des ersten Antennenelements 8 und des zweiten Antennenelements 11 in der Frontrichtung des Fahrzeugs durch die hervorstehende Dachoberfläche 2a weniger oder nicht behindert. Ferner sind das erste Antennenelement 8 und das zweite Antennenelement 11 die jeweiligen vorbestimmten Abstände entfernt von der Dachoberfläche 2 angeordnet. Folglich werden das erste Antennenelement 8 und das zweite Antennenelement 11 weniger wahrscheinlich durch die an der Dachoberfläche 2a reflektierten Funkwellen beeinträchtigt. Dementsprechend ist ein E-Feld-Muster P der Antennenvorrichtung 1, wie in 3(a) gezeigt, in der horizontalen Richtung und nicht in der oberen Richtung ausgerichtet. Dies führt dazu, dass, bei der Antennenvorrichtung 1, die Verstärkung in der Frontrichtung des Fahrzeugs gewährleistet werden kann.
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Bei der Antennenvorrichtung 1 der ersten Ausführungsform ist die Antennenmasse 6, wie vorstehend beschrieben, den vorbestimmten Abstand in der vertikalen Richtung von der Masseplattenoberfläche 4a der Masseplatte 4 entfernt angeordnet. Das erste Antennenelement 8 und das zweite Antennenelement 11 sind derart an der Antennenmasse 6 vorgesehen, dass das erste Antennenelement 8 und das zweite Antennenelement 11 einen Diversity-Empfang ausführen. D. h., das erste Antennenelement 8 und das zweite Antennenelement 11 sind derart an der Antennenmasse 6 vorgesehen, dass das erste Antennenelement 8 und das zweite Antennenelement 11 den Diversity-Empfang bereitstellen, bei dem die Funkwellen in einem Diversity-Schema empfangen werden. Gemäß dieser Konfiguration behindert dann, wenn die Antennenvorrichtung 1 derart am hinteren Abschnitt der Dachoberfläche 2a befestigt ist, dass die Masseplattenoberfläche 4a der Masseplatte 4 entlang der Dachoberfläche 2a des Fahrzeugdachs mit der Vorsprungsform angeordnet ist, der Vorsprungsabschnitt der Dachoberfläche nicht den Funkwellenempfang der Antennenvorrichtung 1 und wird ein nachteiliger Effekt, der durch die Vorsprungsform der Dachoberfläche 2a verursacht wird, verringert. Folglich werden die Sichtweiten (Sichtbereiche) des ersten Antennenelements 8 und des zweiten Antennenelements 11 in der Frontrichtung des Fahrzeugs in geeigneter Weise gewährleistet und wird die Verstärkung der Antennenvorrichtung 1 in der Frontrichtung des Fahrzeugs in geeigneter Weise gewährleistet. Die Antennenvorrichtung 1 führt den Raumdiversity-Empfang mit dem ersten Antennenelement 8 und dem zweiten Antennenelement 11 aus. Folglich wird eine Empfindlichkeit der Antennenvorrichtung 1 verbessert.
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In der ersten Ausführungsform weisen die Antennenmasse 6 und die Masseplatte 4 das gleiche elektrische Potential auf. Folglich können Signale, die von dem ersten Antennenelement 8 und dem zweiten Antennenelement 11 empfangen werden, direkt an die elektronischen Schaltungskomponenten der Masseplatte 4 (drahtlose Vorrichtung oder dergleichen) gesendet werden. Dementsprechend kann eine Signalübertragung auf einfache Weise ausgeführt werden. Der Abstand zwischen dem zweiten Antennenelement 11 und dem zweiten Koaxialkabel 13 wird auf einen Wert größer der Länge gesetzt, die erhalten wird, indem eine viertel Wellenlänge einer 5,9 GHz Funkwelle mit der Wellenlängenkürzungsrate multipliziert wird, die durch die Dielektrizitätskonstante von Material des Substrats 5 definiert wird. Folglich wird die Reflexion des zweiten Koaxialkabels 13 beschränkt. Die Länge der Antennenmasse 6 in der horizontalen Richtung wird auf einen Wert gleich der Länge gesetzt, die erhalten wird, indem eine viertel Wellenlänge einer 5,9 GHz Wellenlänge mit der Wellenlängenkürzungsrate multipliziert wird, die durch die Dielektrizitätskonstante von Material des Substrats 5 definiert wird. Folglich werden Strompfade vergrößert und kann ein breiteres Frequenzband durch die Antennenvorrichtung 1 bereitgestellt werden.
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(Zweite Ausführungsform)
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Nachstehend ist eine Antennenvorrichtung 21 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 4 und 5 beschrieben. Gleiche Teile in beiden Ausführungsformen sind nachstehend nicht wiederholt beschrieben, es wird lediglich auf die von der ersten Ausführungsform verschiedenen Teile näher eingegangen. In der zweiten Ausführungsform ist die Position des Monopolantennenelements bezüglich der Antennenmasse von der ersten Ausführungsform verschieden. In der Antennenvorrichtung 1 der ersten Ausführungsform sind das erste Antennenelement 8 und das zweite Antennenelement 11 in der horizontalen Richtung vom Mittelabschnitt 6c der Antennenmasse 6 gesehen getrennt voneinander angeordnet. D. h., die Achse des ersten Antennenelements 8, das auf der oberen Seite angeordnet ist, der Mittelabschnitt 6c der Antennenmasse 6 und die Achse des zweiten Antennenelements 11, das auf der unteren Seite angeordnet ist, sind nicht auf derselben Linie angeordnet. Bei der Antennenvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform sind eine Achse eines ersten Antennenelements 24, ein Mittelabschnitt einer Antennenmasse und eine Achse eines zweiten Antennenelements 27 auf derselben Linie angeordnet.
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Die Antennenvorrichtung 21 weist die Antennenmasse 22 auf. Die Antennenmasse 22 ist verglichen mit der Antennenmasse 6 der ersten Ausführungsform benachbarter zur Masseplatte 4 angeordnet. Ein Abstand H2 zwischen einem unteren Endabschnitt 22b der Antennenmasse 22 zur Masseplatte 4 ist, wie in 4 gezeigt, kürzer als der Abstand H1 vom unteren Endabschnitt 6b der Antennenmasse 6 gemäß der 1 (H2 < H1). Die Antennenmasse 22 weist einen Verbindungsabschnitt 23 auf. Die Antennenmasse 22 weist durch den Verbindungsabschnitt 23 ein elektrisches Potential gleich einem elektrischen Potential der Masseplatte 4 auf. Der obere Endabschnitt 22a der Antennenmasse 22 ist mit dem ersten Antennenelements 24 verbunden. Das erste Antennenelement 24 ist durch ein lineares Monopolantennenelement bereitgestellt, das vertikal polarisierte Wellen sendet und empfängt. Die Position, an der das erste Antennenelement 24 angeordnet ist, ist auch als eine erste vorbestimmte Position bezeichnet. In der vorliegenden Ausführungsform ist die erste vorbestimmte Position der obere Endabschnitt 22a der Antennenmasse 22. Das erste Antennenelement 24 ist derart mit der Antennenmasse 22 verbunden, dass sich das erste Antennenelement 24 in einer Richtung vom Basisendabschnitt 24a (erster Basisendabschnitt) zum Frontendabschnitt 24b (erster Frontendabschnitt) erstreckt, und die Richtung vom Basisendabschnitt 24a zum Frontendabschnitt 24b ist eine Richtung weg von der Antennenmasse 22 in der im Wesentlichen vertikalen Richtung. D. h., die erste Antenne 24 ist derart angeordnet, dass die Mittelachse des ersten Antennenelements 24 senkrecht zur Masseplattenoberfläche 4a der Masseplatte 4 verläuft oder dass die Mittelachse des ersten Antennenelements 24 innerhalb des vorbestimmten Winkels gewinkelt zu der Richtung senkrecht zur Masseplattenoberfläche 4a der Masseplatte 4 verläuft. Ein Einspeisepunkt 25 ist am Basisendabschnitt 24a des ersten Antennenelements 24 vorgesehen, und der Einspeisepunkt 25 ist mit einem ersten Koaxialkabel 26 verbunden.
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Das zweite Antennenelement 27 ist an einem unteren Endabschnitt 22b der Antennenmasse 22 angeordnet. Das zweite Antennenelement 27 ist durch ein lineares Monopolantennenelement bereitgestellt, das vertikal polarisierte Wellen sendet und empfängt. Die Position, an der das zweite Antennenelement 27 angeordnet ist, ist auch als eine zweite vorbestimmte Position bezeichnet. In der vorliegenden Ausführungsform ist die zweite vorbestimmte Position der unteren Endabschnitt 22b der Antennenmasse 22. Das zweite Antennenelement 27 ist derart mit der Antennenmasse 22 verbunden, dass sich das zweite Antennenelement 27 in einer Richtung vom Basisendabschnitt 27a (zweiter Basisendabschnitt) zum Frontendabschnitt 27b (zweiter Frontendabschnitt) erstreckt, und die Richtung vom Basisendabschnitt 27a zum Frontendabschnitt 27b ist eine Richtung weg von der Antennenmasse 22 in der im Wesentlichen vertikalen Richtung. D. h., die zweite Antenne 27 ist derart angeordnet, dass die Mittelachse des zweiten Antennenelements 27 senkrecht zur Masseplattenoberfläche 4a der Masseplatte 4 verläuft oder dass die Mittelachse des zweiten Antennenelements 27 innerhalb des vorbestimmten Winkels gewinkelt zu der Richtung senkrecht zur Masseplattenoberfläche 4a der Masseplatte 4 verläuft. Ein Einspeisepunkt 28 ist am Basisendabschnitt 27a des zweiten Antennenelements 27 vorgesehen, und der Einspeisepunkt 28 ist mit einem zweiten Koaxialkabel 29 verbunden.
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Die Achse des ersten Antennenelements 24 und die Achse des zweiten Antennenelements 27 sind in der horizontalen Richtung nicht vom Mittelabschnitt 22c der Antennenmasse 22 versetzt. D. h., die Achse des ersten Antennenelements 24, die Achse des zweiten Antennenelements 27 und der Mittelabschnitt 22a der Antennenmasse 22 sind auf derselben Linie angeordnet, die annähernd senkrecht zur Masseplattenoberfläche 4a der Masseplatte 4 verläuft.
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In der 5 zeigt eine durchgezogene Linie ein Simulationsergebnis einer Richtcharakteristik des ersten Antennenelements 24 und des zweiten Antennenelements 27 in der Konfiguration gemäß der 4 auf der horizontalen Ebene (X-Y-Ebene). In der 5 zeigt eine gestrichelte Linie ein Simulationsergebnis einer Richtcharakteristik des ersten Antennenelements 8 und des zweiten Antennenelements 11 in der Antennenvorrichtung der ersten Ausführungsform gemäß der 1 auf der horizontalen Ebene (X-Y-Ebene). Bei der Antennenvorrichtung 1 der ersten Ausführungsform gemäß der 1 sind die Achse des ersten Antennenelements 8 und die Achse des zweiten Antennenelements 11 vom Mittelabschnitt 6c der Antennenmasse 6 in der horizontalen Richtung versetzt. Folglich ist eine Polarisationsebene der Antennenvorrichtung 1 geneigt und eine Empfindlichkeit der Antennenvorrichtung 1 an einigen Punkten im Wesentlichen herabgesetzt. Nachstehend ist der Punkt, an dem die Empfindlichkeit im Wesentlichen herabgesetzt ist, als ein Nullpunkt bezeichnet. In der Konfiguration der zweiten Ausführungsform gemäß der 4 sind die Achse des ersten Antennenelements 24 und die Achse des zweiten Antennenelements 27 in der horizontalen Richtung nicht vom Mittelabschnitt 22c der Antennenmasse 22 versetzt. Folglich ist eine Polarisationsebene der Antennenvorrichtung 21 nicht geneigt und wird der Punkt, an dem eine Empfindlichkeit der Antennenvorrichtung 21 im Wesentlichen herabgesetzt ist, nicht erzeugt.
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Die Antennenvorrichtung 21 der zweiten Ausführungsform bringt Vorteile gleich denjenigen der Antennenvorrichtung 1 der ersten Ausführungsform hervor. Die Achse des ersten Antennenelements 24, die Achse des zweiten Antennenelements 27 und der Mittelabschnitt 22a der Antennenmasse 22 sind auf derselben Linie angeordnet, die annähernd senkrecht zur Masseplattenoberfläche 4a der Masseplatte 4 verläuft. Folglich ist eine Polarisationsebene der Antennenvorrichtung 21 nicht geneigt und dient die Antennenvorrichtung 21 als eine ungerichtete Antennenvorrichtung.
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(Dritte Ausführungsform)
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Nachstehend ist eine Antennenvorrichtung 31 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 6 beschrieben. Gleiche Teile in der ersten und dritten Ausführungsform sind nachstehend nicht wiederholt beschrieben, es wird lediglich auf die von der ersten Ausführungsform verschiedenen Teile näher eingegangen. Bei der Antennenvorrichtung 1 der ersten Ausführungsform sind das erste Antennenelement 8 und das zweite Antennenelement 11 senkrecht zur Antennenmasse 6 angeordnet. Bei der Antennenvorrichtung 31 der dritten Ausführungsform ist eines der zwei Antennenelemente senkrecht zur Antennenmasse und das andere der zwei Antennenelemente in der horizontalen Richtung bezüglich der Antennenmasse angeordnet.
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Bei der Antennenvorrichtung 31 weist ein Substrat 32, wie in 6 gezeigt, verglichen mit dem in der ersten Ausführungsform beschriebenen Substrat 5, in der Richtung senkrecht zur Masseplatte 4 und in der horizontalen Richtung der Masseplatte 4 eine größere Länge auf. Auf einer Oberfläche 32a des Substrats 32 sind eine Antennenmasse 33 und ein Verbindungsabschnitt 34, die durch ein Leitermuster bereitgestellt sind, angeordnet. Der Verbindungsabschnitt 34 verbindet die Antennenmasse 33 elektrisch mit der Masseplatte 4. D. h., die Antennenmasse 33 ist über den Verbindungsabschnitt 34 leitfähig (d. h. direkt) mit der Masseplatte 4 verbunden.
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Die Antennenmasse 33 weist einen oberen Endabschnitt 33a auf, mit dem das in der zweiten Ausführungsform beschriebene erste Antennenelement 24 verbunden ist. Die Position, an der das erste Antennenelement 24 angeordnet ist, ist auch als eine erste vorbestimmte Position bezeichnet. In der vorliegenden Ausführungsform ist die erste vorbestimmte Position der obere Endabschnitt 33a der Antennenmasse 33. Ein Einspeisepunkt 25 ist am Basisendabschnitt 24a des ersten Antennenelements 24 vorgesehen, und der Einspeisepunkt 25 ist mit dem ersten Koaxialkabel 26 verbunden. Ein zweites Antennenelement 35 ist an einem Seitenendabschnitt 33b der Antennenmasse 33 angeordnet. Das zweite Antennenelement 35 ist durch ein lineares Monopolantennenelement bereitgestellt, das horizontal polarisierte Wellen sendet und empfängt. Die Position, an der das zweite Antennenelement 35 angeordnet ist, ist auch als eine zweite vorbestimmte Position bezeichnet. In der vorliegenden Ausführungsform ist die zweite vorbestimmte Position der Seitenendabschnitt 33b der Antennenmasse 33. Das zweite Antennenelement 35 ist derart mit der Antennenmasse 33 verbunden, dass sich das zweite Antennenelement 35 in einer Richtung von einem Basisendabschnitt 35a (zweiter Basisendabschnitt) zu einem Frontendabschnitt 35b (zweiter Frontendabschnitt) erstreckt, und die Richtung vom Basisendabschnitt 35a zum Frontendabschnitt 35b ist eine Richtung weg von der Antennenmasse 33 in einer annähernd horizontalen Richtung. D. h., die zweite Antenne 35 ist derart angeordnet, dass eine Mittelachse des zweiten Antennenelements 35 in der horizontalen Richtung bezüglich der Masseplattenoberfläche 4a der Masseplatte 4 verläuft, oder derart angeordnet, dass die Mittelachse des zweiten Antennenelements 35 innerhalb des vorbestimmten Winkels gewinkelt zur horizontalen Richtung bezüglich der Masseplattenoberfläche 4a der Masseplatte 4 verläuft. Ein Einspeisepunkt 36 ist am Basisendabschnitt 35a des zweiten Antennenelements 35 vorgesehen, und der Einspeisepunkt 36 ist mit einem zweiten Koaxialkabel 37 verbunden.
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Die Antennenvorrichtung 31 der dritten Ausführungsform bringt Vorteile gleich denjenigen der Antennenvorrichtung 1 der ersten Ausführungsform hervor. Das erste Antennenelement 24 und das zweite Antennenelement 35 sind derart an der Antennenmasse 33 vorgesehen, dass das erste Antennenelement 24 und das zweite Antennenelement 35 den Polarisationsdiversity-Empfang bereitstellen, bei dem die Funkwellen in einem Polarisationsdiversity-Schema empfangen werden. Gemäß dieser Konfiguration führt die Antennenvorrichtung 31 den Polarisationsdiversity-Empfang mittels des ersten Antennenelements 24 und des zweiten Antennenelements 35 aus. Folglich ist die Antennenvorrichtung 31 in der Lage, sowohl vertikal als auch horizontal polarisierte Wellen zu empfangen.
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(Weitere Ausführungsformen)
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In den obigen Ausführungsformen weisen die Antennenmasse und die Masseplatte das gleiche elektrische Potential auf. Alternativ kann die Antennenmasse ein elektrisches Potential verschieden von einem elektrischen Potential der Masseplatte aufweisen.
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Das Substrat kann durch ein mehrschichtiges Substrat mit mehreren Schichten bereitgestellt sein. Die Antennenelemente für den Diversity-Empfang können auf derselben Schicht oder auf verschiedenen Schichten angeordnet sein. Das Substrat kann durch ein Substrat bereitgestellt sein, das eine vorbestimmte Flexibilität aufweist. Das Substrat kann durch ein Substrat bereitgestellt sein, auf dem elektrische Komponenten befestigbar sind. D. h., unter einer Bedingung, dass mehrere Antennenelemente auf dem Substrat gebildet werden können, kann jede Art von Substrat verwendet werden. In gleicher Weise kann die Masseplatte, auf der das Substrat in einer stehenden Weise angeordnet ist, durch eine Platte bereitgestellt sein, die eine vorbestimmte Krümmung aufweist, unter einer Bedingung, dass die Platte als eine Antennenmasse der Antennenelemente dient, die an dem Substrat vorgesehen sind, und keine perfekt planar geformte Platte sein.
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Das Antennenelement kann durch eine Metallplatte oder dergleichen bereitgestellt sein.
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In der dritten Ausführungsform kann das zweite Antennenelement 35, das horizontal polarisierte Wellen sendet und empfängt, durch ein niedrig gestelltes Antennenelement umgekehrter L-Form bereitgestellt sein.
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Obgleich die vorliegende Erfindung vorstehend in Verbindung mit ihren bevorzugten Ausführungsformen beschrieben ist, sollte wahrgenommen werden, dass sie nicht auf die bevorzugten Ausführungsformen und Konstruktionen beschränkt ist. Die vorliegende Erfindung soll verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen mit umfassen. Ferner sollen, obgleich vorstehend die verschiedenen Kombinationen und Konfigurationen, die bevorzugt werden, offenbart sind, andere Kombinationen und Konfigurationen, die mehr, weniger oder nur ein einziges Element umfassen, ebenso als mit im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung beinhaltet verstanden werden.
