JP2003229715A - 車載用パッチアンテナ装置 - Google Patents

車載用パッチアンテナ装置

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JP2003229715A
JP2003229715A JP2002027033A JP2002027033A JP2003229715A JP 2003229715 A JP2003229715 A JP 2003229715A JP 2002027033 A JP2002027033 A JP 2002027033A JP 2002027033 A JP2002027033 A JP 2002027033A JP 2003229715 A JP2003229715 A JP 2003229715A
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JP
Japan
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patch
radome
antenna
ground conductor
insulating layer
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JP2002027033A
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Shigehiro Ito
茂博 伊藤
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Alps Alpine Co Ltd
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Alps Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高利得化に有利で耐振動性にも優れた車載用
パッチアンテナ装置を提供すること。 【解決手段】 レードーム10の天井面10bに設けら
れたアンテナパッチ13と、レードーム10の内底面1
0cに設けられた接地導体14と、接地導体14上に設
けられた絶縁層15と、絶縁層15上に設けられてアン
テナパッチ13の給電領域と対向するコンデンサ下部電
極19と、コンデンサ下部電極19に電気的に接続され
てレードーム10の外部へ導出された同軸ケーブル17
とを備え、アンテナパッチ13と接地導体14をレード
ーム10の内部空間(空気層)10aを介して対向させ
ると共に、アンテナパッチ13をコンデンサ上部電極と
して機能させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動料金収受シス
テム(Electoronic Toll Collection System;以下、E
TCシステムと称する)等に用いて好適な車載用パッチ
アンテナ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】高速道路等の有料道路のETCシステム
においては、時分割双方向通信によって、料金所に設置
されたETC用送受信端局と、自動車に搭載されたET
C用送受信器との間で、ASK変調された5.8GHz
帯のASK変調波で送受信が行われ、その信号の送受信
によって所定の料金を別途徴収するようになっている。
【0003】このような高周波信号の送受信に適した小
型で薄型の車載用アンテナ装置として、GPS(Global
Positioning System)用アンテナなどに採用されてい
るパッチアンテナ装置が注目されている。図4はかかる
パッチアンテナ装置の従来例を示す断面図であり、誘電
体基板1の天面に放射素子としてのアンテナパッチ2が
設けられ、かつ誘電体基板1の底面に接地導体3が設け
られている。誘電体基板1には所定位置にスルーホール
4が設けられており、このスルーホール4を介してアン
テナパッチ2の給電点に高周波信号が給電されるように
なっている。例えば、スルーホール4に挿通せしめた給
電ピンの一端部をアンテナパッチ2に半田付けし、この
給電ピンの他端部を同軸ケーブル等を介して送受信回路
と電気的に接続するという構成が知られている。
【0004】図4に示す従来のパッチアンテナ装置にお
いて、誘電体基板1の材料には種々のものが適用可能で
あるが、アンテナパッチ2で受信される電波が微弱であ
ることを考慮して、誘電損失が少なく高利得化に有利な
誘電体材料(例えば比誘電率が2.6のポリテトラフル
オロエチレンなど)が好適とされている。また、アンテ
ナパッチ2は所定の形状や大きさに設定した銅箔等の導
電材料からなり、例えば誘電体基板1の表面に設けた銅
箔を円形状や方形状にエッチングすることによって形成
される。なお、かかるパッチアンテナ装置を車室内のダ
ッシュボード等の上に載置させる場合には、プラスチッ
ク等で成形された筐体構造のレードーム(radome)の内
部に該パッチアンテナ装置を収容して保護する必要があ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のパッチ
アンテナ装置においては、誘電損失の少ない材料で誘電
体基板1を形成することにより利得を高めることができ
るが、ETCシステムなどでは、車載用パッチアンテナ
装置に極めて高い利得が要望されているため、誘電体基
板1の誘電損失を減らすだけでは高利得化に限界があっ
た。
【0006】本発明は、このような従来技術の実情に鑑
みてなされたもので、その目的は、高利得化に有利で耐
振動性にも優れた車載用パッチアンテナ装置を提供する
ことにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明による車載用パッ
チアンテナ装置では、内部空間を有する筐体構造のレー
ドームと、このレードームの天井面に設けられたアンテ
ナパッチと、前記レードームの内底面に設けられた接地
導体と、この接地導体上に設けられた絶縁層と、この絶
縁層上に設けられて前記アンテナパッチを給電する給電
手段と、この給電手段に電気的に接続されて前記レード
ームの外部へ導出された同軸ケーブルとを備え、前記ア
ンテナパッチと前記接地導体とを前記内部空間を介して
対向させる構成とした。
【0008】このような構成のパッチアンテナ装置は、
レードームの内部空間を介してアンテナパッチと接地導
体とが対向しているので、事実上、比誘電率が1の空気
層の天面と底面にそれぞれアンテナパッチと接地導体を
配設したことになる。したがって、誘電体基板の天面と
底面にそれぞれアンテナパッチと接地導体を配設した従
来例に比べて、利得を大幅に高めることができる。しか
も、アンテナパッチと接地導体がレードームに保持され
ているので、振動が加わってもアンテナパッチや接地導
体が位置ずれを起こす心配がなく、車載用のパッチアン
テナ装置として好適である。
【0009】前記給電手段としては例えば、前記同軸ケ
ーブルと電気的に接続される導電パターンを前記絶縁層
上に設け、この導電パターンに給電ピンの下端部を半田
付けすると共に、この給電ピンの上端部を前記アンテナ
パッチに半田付けする構成が好ましい。この場合、導電
パターンはアンテナパッチの給電点近傍と対向する狭い
領域に設けておけばよいので、該導体パターンと接地導
体との間に介在させる必要のある絶縁層も小面積でよ
く、それゆえ該絶縁層に起因する利得の低下はほとんど
無視できる。
【0010】あるいは、前記給電手段として、前記同軸
ケーブルと電気的に接続されるコンデンサ下部電極を前
記絶縁層上に設け、このコンデンサ下部電極を前記内部
空間を介して前記アンテナパッチの給電領域と対向させ
る構成が好ましい。これは、アンテナパッチとコンデン
サ下部電極とをコンデンサ結合することによって、コン
デンサ上部電極を兼ねた該アンテナパッチに高周波信号
を給電するという構成であり、給電ピンが不要となるた
め、組立て性が極めて良好なパッチアンテナ装置を実現
できる。また、コンデンサ下部電極はアンテナパッチの
一部(給電領域)と対向する狭い領域に設けておけばよ
いので、該コンデンサ下部電極と接地導体との間に介在
させる必要のある絶縁層も小面積でよく、それゆえ該絶
縁層に起因する利得の低下はほとんど無視できる。
【0011】なお、アンテナパッチは、銅箔等をエッチ
ングすることによってレードームの天井面に設けること
もできるが、アンテナパッチをレードームの天井面にメ
ッキ形成すれば、製造が容易となってコストダウンが図
れる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態について
図面を参照して説明すると、図1は第1の実施形態例に
係るパッチアンテナ装置の断面図、図2は第2の実施形
態例に係るパッチアンテナ装置の断面図、図3は図2中
のA部の平面図である。
【0013】図1に示すアンテナ装置は、ETCシステ
ムで5.8GHz帯の高周波信号を送受信するために作
製された車載用パッチアンテナ装置であり、車室内のダ
ッシュボード等の上に載置して使用される。このパッチ
アンテナ装置は、プラスチック等で成形されたアンテナ
保護部材であるレードーム10と一体化されている。レ
ードーム10はレードーム上蓋11とレードーム下蓋1
2とを組み合わせてなる筐体であり、これらレードーム
上蓋11とレードーム下蓋12はスナップ結合やネジ止
め等の手段を用いて一体化されるようになっている。レ
ードーム10は内部空間10aを有しており、この内部
空間10aを介してレードーム上蓋11側の天井面10
bとレードーム下蓋12側の内底面10cとが所定の距
離を存して対向するように設計されている。レードーム
10の天井面10bの中央部には、銅等をメッキしてな
る所定形状のアンテナパッチ13が設けられており、レ
ードーム10の内底面10cのほぼ全面には銅箔等から
なる接地導体14が設けられている。また、接地導体1
4上の一部に比誘電率の小さい誘電体材料からなる絶縁
層15が設けられると共に、この絶縁層15上に導電パ
ターン16が設けられており、この導電パターン16に
同軸ケ−ブル17の芯材が半田付けされている。さら
に、アンテナパッチ13の給電点と導電パターン16と
の間に給電ピン18が介設されており、この給電ピン1
8の上端部と下端部がそれぞれアンテナパッチ13と導
電パターン16に半田付けされている。なお、同軸ケ−
ブル17は、レードーム上蓋11を貫通して外部へ導出
され、図示せぬ送受信回路と接続されている。
【0014】上述した第1の実施形態例に係る車載用パ
ッチアンテナ装置は、レードーム10の内部空間10a
を介して接地導体14と対向するアンテナパッチ13に
給電するというものなので、空気層の天面と底面にそれ
ぞれアンテナパッチ13と接地導体14を配設して保持
した構造のパッチアンテナ装置とみなせる。それゆえ、
誘電体基板の天面と底面にそれぞれアンテナパッチと接
地導体を配設するという構造の従来例(図4参照)に比
べて、利得を大幅に高めることができる。また、本実施
形態例において、アンテナパッチ13と接地導体14は
レードーム10に保持されているので、車載用パッチア
ンテナ装置に要求される耐振動性が満足されている。つ
まり、振動が加わってもアンテナパッチ13や接地導体
14が位置ずれを起こす心配がないので、高い信頼性を
維持することができる。
【0015】なお、本実施形態例において、給電ピン1
8が立設される導電パターン16は、アンテナパッチ1
3の給電点近傍と対向する狭い領域に設けておけばよい
ので、この導体パターン16と接地導体14との間に介
在させる絶縁層15も小面積でよく、それゆえ絶縁層1
5に起因する利得の低下はほとんど無視できる。
【0016】また、本実施形態例ではアンテナパッチ1
3がレードーム10の天井面10bにメッキ形成してあ
るが、銅箔等をエッチングすることによって天井面10
bにアンテナパッチ13を設けてもよい。ただし、アン
テナパッチ13をメッキ形成する場合のほうが、エッチ
ングで形成する場合よりも容易に製造できるので、コス
トダウンが図れる。
【0017】図2,3に示す第2の実施形態例は、コン
デンサ結合を採用することにより給電ピンを省略した点
が、前述した第1の実施形態例と相違している。すなわ
ち、図2,3において、絶縁層15上には同軸ケ−ブル
17の芯材17aが半田付けされるコンデンサ下部電極
19が設けられており、このコンデンサ下部電極19が
レードーム10の内部空間10aを介してアンテナパッ
チ13の給電領域と対向している。これにより、アンテ
ナパッチ13がコンデンサ上部電極として機能すること
となり、同軸ケ−ブル17からの高周波信号をアンテナ
パッチ13に給電することができる。そして、このよう
な構成を採用することにより、給電ピンが不要となるた
め、本実施形態例に係る車載用パッチアンテナ装置は組
立て性が極めて良好となる。また、本実施形態例におい
ても第1の実施形態例と同様に、コンデンサ下部電極1
9はアンテナパッチ13の一部(給電領域)と対向する
狭い領域に設けておけばよいので、コンデンサ下部電極
19と接地導体14との間に介在させる絶縁層15も小
面積でよく、それゆえ絶縁層15に起因する利得の低下
はほとんど無視できる。
【0018】なお、上述した各実施形態例はいずれも、
ETCシステムで用いられる車載用パッチアンテナ装置
について例示しているが、GPS等の他の用途において
も、本発明を適用することにより、高利得化や耐振動性
に有利な車載用パッチアンテナ装置が得られることは言
うまでもない。
【0019】
【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【0020】レードームの天井面と内底面にそれぞれア
ンテナパッチと接地導体を設けて保持し、これらアンテ
ナパッチと接地導体をレードームの内部空間(空気層)
を介して対向させているので、誘電損失が極めて少なく
高利得化に有利なパッチアンテナ装置が得られる。ま
た、アンテナパッチと接地導体がレードームに保持され
ているので、車載用として不可欠な耐振動性に優れた構
造となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態例に係るパッチアンテ
ナ装置の断面図である。
【図2】本発明の第2の実施形態例に係るパッチアンテ
ナ装置の断面図である。
【図3】図2中のA部の平面図である。
【図4】従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
10 レードーム 10a 内部空間 10b 天井面 10c 内底面 13 アンテナパッチ 14 接地導体 15 絶縁層 16 導電パターン 17 同軸ケ−ブル 18 給電ピン 19 コンデンサ下部電極
フロントページの続き Fターム(参考) 5J045 AA05 AB02 AB05 AB07 BA01 DA10 EA07 GA05 HA06 JA11 KA02 MA04 NA04 5J046 AA03 AA10 AA14 AB13 MA08 MA13 RA03 RA05 RA06 5J047 AA03 AA10 AA14 AB13 EA06

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内部空間を有する筐体構造のレードーム
    と、このレードームの天井面に設けられたアンテナパッ
    チと、前記レードームの内底面に設けられた接地導体
    と、この接地導体上に設けられた絶縁層と、この絶縁層
    上に設けられて前記アンテナパッチを給電する給電手段
    と、この給電手段に電気的に接続されて前記レードーム
    の外部へ導出された同軸ケーブルとを備え、前記アンテ
    ナパッチと前記接地導体とを前記内部空間を介して対向
    させたことを特徴とする車載用パッチアンテナ装置。
  2. 【請求項2】 請求項1の記載において、前記給電手段
    として、前記同軸ケーブルと電気的に接続される導電パ
    ターンを前記絶縁層上に設け、この導電パターンに給電
    ピンの下端部を半田付けすると共に、この給電ピンの上
    端部を前記アンテナパッチに半田付けしたことを特徴と
    する車載用パッチアンテナ装置。
  3. 【請求項3】 請求項1の記載において、前記給電手段
    として、前記同軸ケーブルと電気的に接続されるコンデ
    ンサ下部電極を前記絶縁層上に設け、このコンデンサ下
    部電極を前記内部空間を介して前記アンテナパッチの給
    電領域と対向させたことを特徴とする車載用パッチアン
    テナ装置。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のいずれかの記載におい
    て、前記アンテナパッチが前記レードームの前記天井面
    にメッキ形成されていることを特徴とする車載用パッチ
    アンテナ装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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