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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugantennenvorrichtung.
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Stand der Technik
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Eine Fahrzeugantennenvorrichtung, die an einem Dach eines Fahrzeugs angeordnet ist und als Haifischflossenantenne oder Delphinantenne bezeichnet ist, wurde entwickelt, und es ist auch in der Praxis bekannt, dass eine Mehrzahl von Antennen in einer Fahrzeugantennenvorrichtung angeordnet ist (siehe z. B. Patentliteratur 1).
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Zitatenliste
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Patentliteratur
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Patentliteratur 1:
JP-A-2018-186407 -
Zusammenfassung Der Erfindung
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Technisches Problem
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Die Fahrzeugantennenvorrichtung erfordert eine Umweltresistenz, um einer externen Umgebung zu widerstehen, eine Form und eine Größe, wie zum Beispiel Miniaturisierung und Design, und dergleichen. Es besteht die Notwendigkeit, eine Fahrzeugantennenvorrichtung zu entwickeln, die geeignet ist, die inhärenten Eigenschaften einer Antenne zu verbessern und gleichzeitig diese Anforderungen so gut wie möglich zu erfüllen. Wenn eine Mehrzahl von Antennen in der Fahrzeugantennenvorrichtung angeordnet ist, besteht ein Verbesserungspotenzial bei der Anordnungskonfiguration in der Fahrzeugantennenvorrichtung.
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Ein Beispiel für eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine neue Technologie einer Fahrzeugantennenvorrichtung bereitzustellen, die eine Mehrzahl von Antennen und eine Konfiguration aufweist, die für eine Eigenschaft jeder Antenne in der Fahrzeugantennenvorrichtung geeignet ist.
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Lösung Des Problems
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung handelt es sich um eine Fahrzeugantennenvorrichtung, die eine Mehrzahl von Antennen in einem Aufnahmeraum aufweist, der von einem Gehäuse und einer Antennenbasis umschlossen ist, und die eine Höhe von 70 mm oder weniger von einer äußeren Oberfläche eines Fahrzeugs aufweist, wenn sie an der äußeren Oberfläche eines Fahrzeugs angeordnet ist, wobei die Fahrzeugantennenvorrichtung ein erstes Substrat aufweist, an dem eine erste Patchantenne angeordnet ist, und ein zweites Substrat, an dem eine zweite Patchantenne angeordnet ist, wobei das erste Substrat in einer höheren Position angeordnet ist als das zweite Substrat.
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Gemäß dem vorliegenden Aspekt kann eine (die erste Patchantenne) der beiden in der Fahrzeugantennenvorrichtung angeordneten Patchantennen in einer höheren Position angeordnet sein als die andere (die zweite Patchantenne). Zum Beispiel ist es möglich, eine Fahrzeugantennenvorrichtung zu implementieren, in der eine Antenne, die zum Empfangen einer Satellitenwelle von GNSS konfiguriert ist, in einer höheren Position angeordnet ist als eine Antenne, die zum Empfangen einer vorbestimmten digitalen Sendung konfiguriert ist. Dementsprechend kann die zweite Patchantenne, die in der niedrigen Position angeordnet ist, als eine Antenne ausgebildet sein, die eine hohe Signalerfassungsfähigkeit (Antennengewinn) in einem bestimmten Bereich des mittleren Elevationswinkels bis zum hohen Elevationswinkel im Vergleich zum niedrigen Elevationswinkel benötigt, und die erste Patchantenne, die in der hohen Position angeordnet ist, kann als eine Antenne geeignet sein, die ausgebildet ist, einen bestimmten Grad an Signalerfassungsfähigkeit in einem breiten Elevationswinkelbereich vom niedrigen Elevationswinkel bis zum hohen Elevationswinkel zu erzielen.
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Figurenliste
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- [1] 1 zeigt eine perspektivische innere strukturelle Ansicht einer Fahrzeugantennenvorrichtung.
- [2] 2 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht der Fahrzeugantennenvorrichtung.
- [3] 3 zeigt eine Seitenansicht mit Blick auf die innere Struktur der Fahrzeugantennenvorrichtung.
- [4] 4 zeigt ein Diagramm zum schematischen Darstellen einer Richtcharakteristik einer Patchantenne.
- [5] 5 zeigt ein Diagramm zum Darstellen eines Verhältnisses zwischen einer Höhe von einer äußeren Oberfläche (einem Dach) eines Fahrzeugs und einer Signalerfassungsfähigkeit der Patchantenne.
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Detaillierte Beschreibung
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Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die nachfolgend beschriebene Ausführungsform beschränkt, und eine Art und Weise, auf die die vorliegende Erfindung angewendet werden kann, ist nicht auf die folgende Ausführungsform beschränkt. In der Beschreibung der Zeichnungen sind dieselben Teile mit denselben Bezugsziffern bezeichnet.
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Zunächst werden die Richtungen in der folgenden Beschreibung wie folgt definiert. Eine Fahrzeugantennenvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist eine Antennenvorrichtung mit geringer Höhe, die an einer äußeren Oberfläche (in der vorliegenden Ausführungsform z.B. auf einem Fahrzeugdach) eines Fahrzeugs, wie z. B. eines Personenkraftwagens, angeordnet ist, und ist eine Antennenvorrichtung, die als Haifischflossenantenne, Delphinantenne oder dergleichen bezeichnet wird. Als spezifischer numerischer Wert eines Typs mit geringer Höhe beträgt eine Höhe der Fahrzeugantennenvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform von der äußeren Oberfläche des Fahrzeugs 70 mm oder weniger, wenn die Fahrzeugantennenvorrichtung 1 an der äußeren Oberfläche des Fahrzeugs angeordnet ist. In der Fahrzeugantennenvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist eine Front-Rück-Richtung bezüglich der Anordnung an dem Fahrzeug vorbestimmt. Eine Front-Rück-Richtung, eine Links-Rechts-Richtung und eine Oben-Unten-Richtung der Fahrzeugantennenvorrichtung 1 sind dieselben wie eine Front-Rück-Richtung, eine Links-Rechts-Richtung und eine Oben-Unten-Richtung des Fahrzeugs, wenn die Fahrzeugantennenvorrichtung 1 an dem Fahrzeug angeordnet ist. Zum einfachen Verständnis dieser Richtungen der drei orthogonalen Achsen sind Bezugsrichtungen, die Richtungen parallel zu jeder der axialen Richtungen angeben, den Zeichnungen hinzugefügt. Die Bezugsrichtungen bedeuten, dass ein Schnittpunkt der Bezugsrichtungen nicht einen Koordinatenursprung bedeutet. Das äußere Erscheinungsbild der Fahrzeugantennenvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist gestaltet, sodass sich die Vorderseite verjüngt und eine Breite der Fahrzeugantennenvorrichtung 1 in der Links-Rechts-Richtung ausgehend von einer Anordnungsfläche der Fahrzeugantennenvorrichtung 1 am Fahrzeug allmählich abnimmt. Daher kann das Aussehen des Designs zum Verständnis der Richtungen beitragen.
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1 zeigt eine perspektivische innere strukturelle Ansicht der Fahrzeugantennenvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform und zeigt das Innere der Vorrichtung durch Ausschneiden der vorderen Hälfte eines äußeren Gehäuses 10. 2 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht der Fahrzeugantennenvorrichtung 1. 3 zeigt eine Seitenansicht mit Blick auf die innere Struktur der Fahrzeugantennenvorrichtung 1 in 1 von einer linken seitlichen Oberfläche aus gesehen, und zeigt das Innere der Vorrichtung durch Ausschneiden der vorderen Hälfte des äußeren Gehäuses 10.
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Die Fahrzeugantennenvorrichtung 1 umfasst das äußere Gehäuse 10, eine Antennenbasis 20, ein inneres Gehäuse 30, ein erstes Substrat 41, ein zweites Substrat 43, einen wasserdichten Ring 50, eine Unterlage 60, ein Dichtungselement 70 und einen Anordnungsabschnitt 80. Eine Mehrzahl von Antennenelementen ist in einem Aufnahmeraum aufgenommen, der von der Antennenbasis 20 und dem äußeren Gehäuse 10 umschlossen ist. So sind beispielsweise eine GNSS-Antenne (Globales Navigationssatellitensystem) 91, eine TEL-Antenne 92, eine DSRC („Dedicated Short Range Communications“)/-BLE (niedrig-Energie-Bluetooth (eingetragenes Markenzeichen))-Antenne 93 und eine SDARS („Satellite Digital Audio Radio Service“) -Antenne 94 aufgenommen.
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Das äußere Gehäuse 10 ist ein Gehäuse aus Kunstharz, das eine Durchlässigkeit für elektromagnetische Wellen aufweist und eine obere äußere Schale bildet. Zum Beispiel weist das äußere Gehäuse 10 die Form einer Haifischflosse auf, die vorne niedrig ist, die in einem hinteren Mittelabschnitt eine Höhe von 70 mm oder weniger aufweist und nach oben herausragt. In ähnlicher Weise ist das innere Gehäuse 30 ein Gehäuse, das aus Kunstharz mit Durchlässigkeit für elektromagnetische Wellen gebildet ist und durch Unterteilung des Inneren des äußeren Gehäuses 10 einen Aufnahmeraum bildet. Daher kann man sagen, dass die verschiedenen Antennenelemente in einem begrenzten Aufnahmeraum angeordnet sind, der von der Antennenbasis 20 und dem inneren Gehäuse 30 umschlossen ist und innerhalb des Aufnahmeraums angeordnet ist, der von der Antennenbasis 20 und dem äußeren Gehäuse 10 umschlossen ist.
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Die Antennenbasis 20 ist ein Metallabschirmungselement, hält das erste Substrat 41 in einem Bereich an einer Rückseite, und hält das zweite Substrat 43 in einem Bereich an einer Vorderseite. Insbesondere umfasst die Antennenbasis 20 in einem Bereich, in dem das erste Substrat 41 an der Rückseite gehalten ist, einen wandförmigen Stützabschnitt 21 entlang eines äußeren Randabschnitts des Bereichs und ein Steckereinführungsloch 23, durch das ein Steckerabschnitt 411 des ersten Substrats 41 eingeführt ist. Das zweite Substrat 43 ist an dem Bereich an der Vorderseite mit Schrauben befestigt, während das erste Substrat 41 an einem oberen Ende des Stützabschnitts 21 in dem Bereich an der Rückseite angeordnet und mit Schrauben befestigt ist. Dementsprechend ist das erste Substrat 41 elektrisch mit der Antennenbasis 20 verbunden, und das erste Substrat 41 ist in einer höheren Position als das zweite Substrat 43 in einem Bereich angeordnet, in dem der Steckerabschnitt 411 unterhalb der Antennenbasis 20 freigelegt ist.
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Die GNSS-Antenne 91 als eine erste Patchantenne, die TEL-Antenne 92 und die DSRC/BLE-Antenne 93 sind an dem ersten Substrat 41 angeordnet. Ein Empfangsschaltungsabschnitt 101 ist an dem ersten Substrat 41 an einer unteren Oberfläche des ersten Substrats 41 angeordnet. Das erste Substrat 41 weist den Steckerabschnitt 411 auf, der an einer Vorderseite der unteren Oberfläche des ersten Substrats 41 angeordnet ist.
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Die SDARS-Antenne 94 als eine zweite Patchantenne ist an dem zweiten Substrat 43 angeordnet. Das zweite Substrat 43 ist über ein Kabel 431 mit dem Empfangsschaltungsabschnitt 101 verbunden, der an einer unteren Oberfläche des ersten Substrats 41 angeordnet ist, und gibt ein Empfangssignal der SDARS-Antenne 94 an den Empfangsschaltungsabschnitt 101 aus.
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Die GNSS-Antenne 91 ist eine Patchantenne, die zum Empfangen einer Satellitenwelle konfiguriert ist, die von einem Positionierungssatelliten wie zum Beispiel einem GPS-Satelliten gesendet wird. Neben GPS können auch Galileo, GLONASS und dergleichen als Positionierungssystem verwendet werden. In diesem Fall empfängt die GNSS-Antenne 91 Satellitenwellen (in einem Frequenzband von etwa 1,1 GHz bis 1,7 GHz) von diesen Positionierungssatelliten.
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Die TEL-Antenne 92 ist eine Mobilkommunikationsantenne und weist eine erste TEL-Antenne 921, die ein erstes Antennenelement ist, und eine zweite TEL-Antenne 923, die ein zweites Antennenelement ist, auf. Die erste TEL-Antenne 921 und die zweite TEL-Antenne 923 sind um einen vorbestimmten Abstand voneinander beabstandet, um eine Isolierung zu erreichen. Daher weisen die erste TEL-Antenne 921 und die zweite TEL-Antenne 923 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Konfiguration auf, bei der der Steckerabschnitt 411 und die GNSS-Antenne 91 zwischen der ersten TEL-Antenne 921 und der zweiten TEL-Antenne 923 angeordnet sind und ein Trennungsabstand kann sichergestellt werden. Ferner sind die zweite TEL-Antenne 923, der Steckerabschnitt 411, die GNSS-Antenne 91 und die erste TEL-Antenne 921 in dieser Reihenfolge an dem ersten Substrat 41 von der Vorderseite her angeordnet.
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Die DSRC/BLE-Antenne 93 ist eine Antenne, die zwei Kommunikationsmethoden betrifft, nämlich DSRC-Kommunikation und BLE-Kommunikation, und ist eine bidirektionale Kommunikationsantenne.
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Der Empfangsschaltungsabschnitt 101 ist konfiguriert, um das von der SDARS-Antenne 94 empfangene Signal zu demodulieren und ein demoduliertes Signal als ein digitales Signal auszugeben.
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Der Empfangsschaltungsabschnitt 101 ist an einer unteren Oberfläche des ersten Substrats 41 angeordnet, so dass der Empfangsschaltungsabschnitt 101 und eine der Antennen 91 bis 93 in einer Position angeordnet sind, in der der Empfangsschaltungsabschnitt 101 und eine der Antennen 91 bis 93 einander in einer Draufsicht teilweise oder vollständig überlappen. Insbesondere ist durch Anordnen des ersten Substrats 41 an einem oberen Abschnitt des wandförmigen Stützabschnitts 21 ein freier Raum an einer unteren Seite des ersten Substrats 41 verwendet, und der Empfangsschaltungsabschnitt 101 ist an der unteren Oberflächenseite des ersten Substrats 41 angeordnet. Eine Anordnungsposition kann eine Position sein, die rückwärtig von einem Zuführungspunkt der GNSS-Antenne 91 angeordnet ist. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der Empfangsschaltungsabschnitt 101 weiter rückwärtig von der ersten TEL-Antenne 921, rückwärtig von der GNSS-Antenne 91 und vor der DSRC/BLE-Antenne 93 angeordnet. Dementsprechend ist es möglich, die Fahrzeugantennenvorrichtung 1 zu implementieren, die einen Raum im Aufnahmeraum effektiv nutzt und den Empfangsschaltungsabschnitt 101 der SDARS-Antenne 94 aufnimmt.
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Der Empfangsschaltungsabschnitt 101 kann ein hochfrequentes Störsignal für die Antenne erzeugen. Durch Anordnen des Empfangsschaltungsabschnitts 101 an einer unteren Oberfläche gegenüber einer oberen Oberfläche des ersten Substrats 41, an dem die Antennen 91 bis 93 angeordnet sind, kann daher verhindert werden, dass Störungen in die Antenne einfließen. Dementsprechend kann die Fahrzeugantennenvorrichtung 1 mit einer für eine Charakteristik der Antenne geeigneten Anordnungskonfiguration implementiert werden.
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Die SDARS-Antenne 94 ist beispielsweise eine Patchantenne, die zum Empfangen einer digitalen Sendung über einen Satelliten, wie z. B. ein SiriusXM-Radio im 2,3-GHz-Band, konfiguriert ist, und ein parasitäres Element 941 ist angeordnet und befestigt, um einen oberen Abschnitt der SDARS-Antenne 94 abzudecken.
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Der Typ, die Anzahl und die Kombination der in der Fahrzeugantennenvorrichtung 1 angeordneten Antennenelemente sind nicht im Speziellen begrenzt. Beispielsweise können Antennenelemente und dergleichen, die verschiedenen drahtlosen Kommunikationsstandards wie zum Beispiel Wireless-Fidelity (eingetragenes Markenzeichen) (WiFi), Long-Term-Evolution (eingetragenes Markenzeichen) (LTE), Fahrzeug-zu-Alles (V2X) und Dedicated-Short-Range-Communications (eingetragenes Markenzeichen) (DSRC) entsprechen, in geeigneter Weise angeordnet sein.
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Der wasserdichte Ring 50 ist ein ringförmiges elastisches Element, das aus einem Elastomer, Gummi oder ähnlichem gebildet ist. Wenn das innere Gehäuse 30 mit Schrauben an der Antennenbasis 20 befestigt ist, ist der wasserdichte Ring 50 zwischen einer unteren Endoberfläche des inneren Gehäuses 30 und der Antennenbasis 20 eingeklemmt und dichtet einen Raum zwischen dem inneren Gehäuse 30 und der Antennenbasis 20 auf wasserdichte Weise ab. Dementsprechend sind staub- und wasserdichte Eigenschaften des Aufnahmeraums möglich.
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Die Unterlage 60 ist ein ringförmiges elastisches Element, das aus einem Elastomer, Gummi oder dergleichen gebildet ist und zwischen einem unteren Ende eines inneren Umfangskantenabschnitts des äußeren Gehäuses 10 und einem unteren Ende eines äußeren Umfangskantenabschnitts des inneren Gehäuses 30 angeordnet ist. Die Unterlage 60 verschließt einen Spalt zwischen dem unteren Ende des Umfangsrandabschnitts des äußeren Gehäuses 10 und dem Dach (der äußeren Oberfläche des Fahrzeugs) des Fahrzeugs und verhindert das Eindringen von Wasser, Staub und dergleichen in die Unterlage 60.
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Das Dichtungselement 70 ist ein ringförmiges elastisches Element, das aus einem Elastomer, Gummi oder dergleichen gebildet ist und zwischen der Antennenbasis 20 und dem Dach des Fahrzeugs angeordnet ist, um einen Raum zwischen der Antennenbasis 20 und dem Dach des Fahrzeugs auf eine wasserdichte Weise zu versiegeln.
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Der Anordnungsabschnitt 80 dient zum Anordnen der Fahrzeugantennenvorrichtung 1 am Dach des Fahrzeugs und ist an einem unteren Abschnitt der Antennenbasis 20 angeordnet.
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Wie oben beschrieben, kann gemäß der Fahrzeugantennenvorrichtung 1 in der vorliegenden Ausführungsform die GNSS-Antenne 91 in einer höheren Position angeordnet sein als die SDARS-Antenne 94. In den Gebrauchseigenschaften der Antenne ist es unter dem Gesichtspunkt der Verbesserung der Positionierungsgenauigkeit erforderlich, dass die GNSS-Antenne 91 nicht nur eine Funkwelle von einem Satelliten mit einem mittleren bis hohen Elevationswinkel empfängt, sondern auch eine Funkwelle von einem Satelliten mit einem niedrigen Elevationswinkel. Daher ist es erforderlich, dass die GNSS-Antenne 91 einen bestimmten Grad an Signalerfassungsfähigkeit gleichmäßig vom niedrigen Elevationswinkel bis zum hohen Elevationswinkel erzielt. Die SDARS-Antenne 94 ist erforderlich, um eine Signalerfassungsfähigkeit vom mittleren Elevationswinkel bis zum hohen Elevationswinkel im Vergleich zum niedrigen Elevationswinkel zu erreichen.
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Es wurde festgestellt, dass sich die Richtcharakteristik der Patchantenne in Abhängigkeit von der Höhe einer Anordnungsposition im Aufnahmeraum ändert. 4 zeigt schematisch einen Unterschied in den Richtcharakteristiken, wenn die Höhe der Patchantenne verändert wird. Das Richtwirkungsmuster in einem Fall, in dem die Höhe der Patchantenne in einer niedrigen Position eingestellt ist (z. B. eine Höhe der SDARS-Antenne 94), wird durch eine durchgezogene Linie dargestellt, und das Richtwirkungsmuster in einem Fall, in dem die Höhe der Patchantenne in einer hohen Position eingestellt ist (z. B. eine Höhe der GNSS-Antenne 91), wird durch eine Strich-Punkt-Linie dargestellt.
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Wie in 4 gezeigt, wenn die Patchantenne in einer hohen Position im Aufnahmeraum angeordnet ist, nimmt die Signalerfassungsfähigkeit bei dem mittleren Elevationswinkel (schräg nach oben) leicht ab, im Vergleich zu einem Fall, in dem die Patchantenne in einer niedrigen Position angeordnet ist. Es ist jedoch möglich, die Signalerfassungsfähigkeit bei dem niedrigen Elevationswinkel zu verbessern. Es wird davon ausgegangen, dass auch eine elektrische Feldkomponente zwischen der Patchantenne und dem Dach des Fahrzeugs durch die Anordnung der Patchantenne in einer hohen Position erzeugt wird, was eine Erhöhung der Signalerfassungsfähigkeit bei dem niedrigen Elevationswinkel zur Folge hat. Daher ist gemäß der Fahrzeugantennenvorrichtung 1 in der vorliegenden Ausführungsform die SDARS-Antenne 94 in einer niedrigen Position angeordnet, die für die Patchantenne geeignet ist, die die Signalerfassungsfähigkeit bei dem mittleren bis hohen Elevationswinkel im Vergleich zum hohen Elevationswinkel benötigt. Durch die Anordnung des parasitären Elements 941, das den oberen Abschnitt der SDARS-Antenne 94 abdeckt, kann die Signalerfassungsfähigkeit bei dem mittleren bis hohen Elevationswinkel weiter verbessert werden. Andererseits ist die GNSS-Antenne 91, die eine niedrigere Empfangsfrequenz als die SDARS-Antenne 94 aufweist, in einer hohen Position angeordnet, die sich für eine Patchantenne eignet, die einen gewissen Grad an Signalerfassungsfähigkeit gleichmäßig vom niedrigen Elevationswinkel bis zum hohen Elevationswinkel erfordert. Dementsprechend kann die GNSS-Antenne 91 eingerichtet sein, sodass ein Bereich, in dem die Signalerfassungsfähigkeit gleich oder größer ist als ein vorbestimmter Wert, breiter ist als der der SDARS-Antenne 94, und die GNSS-Antenne 91 ist eingerichtet, für die Gebrauchseigenschaften der Antenne geeignet zu sein.
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Ein Höhenunterschied zwischen den Anordnungspositionen der beiden Patchantennen wird genauer beschrieben. 5 zeigt ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen einer Höhe von einer Position, in der ein Dach 100, das die äußere Oberfläche des Fahrzeugs ist, mit einer oberen Oberfläche des Anordnungsabschnitts 80 in Kontakt steht, und der Signalerfassungsfähigkeit der Patchantenne darstellt. 5 zeigt die Signalerfassungsfähigkeit beim niedrigem Elevationswinkel, die Signalerfassungsfähigkeit beim mittlerem Elevationswinkel und die Signalerfassungsfähigkeit in einer Zenitrichtung mit verschiedenen Linientypen. Wie eine durchgezogene Linie in 5 zeigt, wenn die Höhe vom Dach 100 bis zu 25 mm beträgt, wird die Signalerfassungsfähigkeit beim niedrigen Elevationswinkel tendenziell verbessert, und wenn die Höhe vom Dach 100 ungefähr 25 mm bis 30 mm beträgt, wird kein signifikanter Unterschied in der Signalerfassungsfähigkeit beim niedrigen Elevationswinkel erzeugt. Daher kann, wie in 3 gezeigt, die obere Oberfläche des ersten Substrats 41, an dem die GNSS-Antenne 91 angeordnet ist, eine Höhe h1 bis zu 25 mm vom Dach 100 des Fahrzeugs aufweisen, wenn das erste Substrat 41 an dem Dach 100 angeordnet ist, und das erste Substrat 41 ist vorzugsweise in einer Position angeordnet, in der die Höhe h1 25 mm oder weniger beträgt. Andererseits ändert sich die Signalerfassungsfähigkeit beim hohen Elevationswinkel nicht wesentlich, wenn die Höhe vom Dach 100 zunimmt. Was jedoch die Signalerfassungsfähigkeit bei mittlerem Elevationswinkel betrifft, wenn die Höhe vom Dach 100 15 mm übersteigt, übersteigt die Abnahme im Vergleich zu einem Fall mit einer Höhe von 0 mm 1,0 [dBic]. Man kann sagen, dass das zweite Substrat 43, an dem die SDARS-Antenne 94 angeordnet ist, vorzugsweise in einer Position angeordnet ist, in der die Höhe h2 der oberen Oberfläche des zweiten Substrats 43 von dem Dach 100 15 mm oder weniger beträgt, wenn das zweite Substrat 43 an dem Dach 100 angeordnet ist. Der Höhenunterschied zwischen den Anordnungspositionen der beiden Patchantennen kann z.B. durch Festlegen einer Höhe des Stützabschnitts 21 bestimmt werden.
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Die Fahrzeugantennenvorrichtung, die als Haifischflossenantenne, Delphinantenne oder ähnliches bezeichnet wird, weist Beschränkungen hinsichtlich der Form und Größe des Aufnahmeraums der Antenne unter dem Gesichtspunkt der Miniaturisierung, des Designs und dergleichen auf. In der vorliegenden Ausführungsform ist das zweite Substrat 43 mit einer niedrigen Höhenposition im Bereich der Vorderseite angeordnet, um die SDARS-Antenne 94 bereitzustellen, und das erste Substrat 41 mit einer hohen Höhenposition ist im Bereich der Rückseite angeordnet, um die GNSS-Antenne 91 bereitzustellen. Dementsprechend ist es möglich, eine Antennenanordnung zu implementieren, die den Raum des Aufnahmeraums der Antenne, in dem ein Höhenraum vorne schmal ist, effektiv ausnutzt.
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In der vorliegenden Ausführungsform sind zusätzlich zur GNSS-Antenne 91 die TEL-Antenne 92 (die erste TEL-Antenne 921 und die zweite TEL-Antenne 923) und die DSRC/BLE-Antenne 93 an dem ersten Substrat 41 angeordnet. Entsprechend, um den Einfluss von Sendungsverlusten und Störungen zu reduzieren, kann die Antenne, für die eine Länge der Übertragungsstrecke reduziert werden soll, an demselben Substrat angeordnet sein.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der Empfangsschaltungsabschnitt 101 der SDARS-Antenne 94 in der Fahrzeugantennenvorrichtung 1 angeordnet. Wenn die Typen der anzuordnenden Antennen erhöht werden, erhöht sich entsprechend die Anzahl der Koaxialkabel, die das empfangene Signal übertragen, und zudem wird ein Verdrahtungsraum benötigt. Wenn eine Frequenz und eine Bandbreite der anzuordnenden Antenne erhöht werden, muss ein Kabel mit einem großen Drahtdurchmesser und einem geringen Übertragungsverlust verwendet werden. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform, bei der die Anordnungshöhe des ersten Substrats 41 hoch eingestellt ist, kann ein Kabel mit einem großen Drahtdurchmesser verwendet werden, eine Struktur zur Bewältigung einer zunehmenden Anzahl von Koaxialkabeln ausgebildet sein und der Raum effektiv genutzt werden. Da die Daten, die sich auf das empfangene Signal der SDARS-Antenne 94 beziehen, in ein digitales Signal umgewandelt und mit einer fahrzeugseitigen Einheit ausgetauscht werden können, kann die Anzahl der Koaxialkabel reduziert werden.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind der Steckerabschnitt 411 und die GNSS-Antenne 91 zwischen der ersten TEL-Antenne 921 und der zweiten TEL-Antenne 923 angeordnet. Dementsprechend ist es möglich, den Raum effektiv zu nutzen und gleichzeitig eine gegenseitige Isolierung zwischen der ersten TEL-Antenne 921 und der zweiten TEL-Antenne 923 zu ermöglichen.
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Ein Loch, das als Belüftungsloch zur Ableitung von Wärme dient, die von einem LNA (Rauscharmer-Verstärker) erzeugt wird, der an dem ersten Substrat 41 und dem Empfangsschaltungsabschnitt 101 angeordnet ist, kann rückwärtig von dem Steckereinführungsloch 23 der Antennenbasis 20 ausgebildet sein. Zum Beispiel kann in einem hinteren Abschnitt der Antennenbasis 20 in einer Position, die dem Empfangsschaltungsabschnitt 101 zugewandt ist, ein Belüftungsloch ausgebildet sein. Das Belüftungsloch kann ein oder mehrere Löcher (Öffnungen) aufweisen oder eine Mehrzahl von kleinen Löchern, die in Form eines Netzes ausgebildet sind.
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Der offengelegte Inhalt der vorliegenden Beschreibung kann wie folgt zusammengefasst werden.
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Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine Fahrzeugantennenvorrichtung bereit, die eine Mehrzahl von Antennen in einem Aufnahmeraum aufweist, der von einem Gehäuse und einer Antennenbasis umschlossen ist, und die eine Höhe von 70 mm oder weniger von einer äußeren Oberfläche eines Fahrzeugs aufweist, wenn sie an der äußeren Oberfläche eines Fahrzeugs angeordnet ist, wobei die Fahrzeugantennenvorrichtung ein erstes Substrat aufweist, an dem eine erste Patchantenne angeordnet ist, und ein zweites Substrat, an dem eine zweite Patchantenne angeordnet ist, wobei das erste Substrat in einer höheren Position angeordnet ist als das zweite Substrat.
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Die erste Patchantenne kann eine niedrigere Empfangsfrequenz aufweisen als die zweite Patchantenne.
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Die erste Patchantenne kann eine Antenne sein, die zum Empfangen einer Satellitenwelle eines globalen Navigationssatellitensystems (GNSS) konfiguriert ist.
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Die zweite Patchantenne kann eine Antenne sein, die zum Empfangen einer vorbestimmten digitalen Sendung konfiguriert ist.
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Gemäß dem vorliegenden Aspekt kann eine (die erste Patchantenne) der beiden Patchantennen, die angeordnet sein sollen, in einer höheren Position als die andere (die zweite Patchantenne) angeordnet sein. Zum Beispiel ist es möglich, eine Fahrzeugantennenvorrichtung zu implementieren, in der eine Antenne, die zum Empfangen einer GNSS-Satellitenwelle konfiguriert ist, in einer höheren Position angeordnet ist als eine Antenne, die zum Empfangen einer vorbestimmten digitalen Sendung konfiguriert ist. Dementsprechend kann die zweite Patchantenne, die in einer niedrigen Position angeordnet ist, als eine Antenne geeignet sein, die eine hohe Signalerfassungsfähigkeit in einem bestimmten Bereich vom mittleren Elevationswinkel bis zum hohen Elevationswinkel im Vergleich zum niedrigen Elevationswinkel benötigt, und die erste Patchantenne, die in einer hohen Position angeordnet ist, kann als eine Antenne geeignet sein, die einen bestimmten Grad an Signalerfassungsfähigkeit in einem breiten Elevationswinkelbereich vom niedrigen Elevationswinkel bis zum hohen Elevationswinkel erzielen kann.
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In der Fahrzeugantennenvorrichtung kann eine Front-Rück-Richtung bezüglich der Anordnung am Fahrzeug festgelegt werden, und das zweite Substrat kann vor dem ersten Substrat angeordnet sein.
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Das erste Substrat kann in einer Position angeordnet sein, in der eine obere Oberfläche des ersten Substrats höher ist als eine obere Oberfläche der zweiten Patchantenne.
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Das erste Substrat kann in einer Position angeordnet sein, in der die Höhe der oberen Oberfläche des ersten Substrats von der äußeren Oberfläche des Fahrzeugs, wenn das erste Substrat an der äußeren Oberfläche des Fahrzeugs angeordnet ist, 25 mm oder weniger beträgt, und das zweite Substrat kann in einer Position angeordnet sein, in der die Höhe einer oberen Oberfläche des zweiten Substrats von der äußeren Oberfläche des Fahrzeugs 15 mm oder weniger beträgt, wenn das zweite Substrat an der äußeren Oberfläche des Fahrzeugs angeordnet ist.
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Ein Empfangsschaltungsabschnitt, der konfiguriert ist, um ein durch die zweite Patchantenne empfangenes Signal zu demodulieren und ein demoduliertes Signal als ein digitales Signal auszugeben, ist an dem ersten Substrat angeordnet.
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In der Fahrzeugantennenvorrichtung kann eine Front-Rück-Richtung bezüglich der Anordnung am Fahrzeug bestimmt werden, und eine Anordnungsposition des Empfangsschaltungsabschnitts an dem ersten Substrat kann rückwärtig von einem Zuführungspunkt der ersten Patchantenne angeordnet sein.
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Eine Mobilkommunikationsantenne, die ein erstes Antennenelement und ein zweites Antennenelement aufweist, kann an dem ersten Substrat angeordnet sein, und die erste Patchantenne kann zwischen dem ersten Antennenelement und dem zweiten Antennenelement angeordnet sein.
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Die äußere Oberfläche des Fahrzeugs kann ein Dach des Fahrzeugs sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeugantennenvorrichtung
- 10
- äußeres Gehäuse
- 20
- Antennenbasis
- 21
- Stützabschnitt
- 23
- Steckereinführungsloch
- 30
- inneres Gehäuse
- 41
- erstes Substrat
- 411
- Steckerabschnitt
- 43
- zweites Substrat
- 50
- wasserdichter Ring
- 60
- Unterlage
- 70
- Dichtungselement
- 80
- Anordnungsabschnitt
- 91
- GNSS-Antenne
- 92
- TEL-Antenne
- 921
- erste TEL-Antenne
- 923
- zweite TEL-Antenne
- 93
- DSRC/BLE-Antenne
- 94
- SDARS-Antenne
- 941
- parasitäres Element
- 101
- Empfangsschaltungsabschnitt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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