JP2005175935A - 電波受信機およびメータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電波受信機の偏波特性を改善することである。
【解決手段】 電波受信機４の受信回路の基準電位を規定するグランドパターン５３と、メータ回路基板３のメータ回路の基準電位を規定するグランドパターン３７とが接続されてグランドパターン５３、３７がアンテナ６とともにアンテナ部を構成する。本発明ではさらに、グランドパターン５３とグランドパターン３７との接続をインダクタ３５を介して行う。グランドパターン５３とグランドパターン３７との間の高周波域におけるインピーダンスを調整して、垂直偏波、水平偏波ともに適正なアンテナパターンとなるようにする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、電波受信機およびメータ装置に関し、特にアンテナの特性の向上に関する。

近年、数ｍ程度の距離で使用する電波送信機と電波受信機とを備えた無線方式のシステムが広く用いられるようになっており、自動車のキーレスエントリーシステムや無線ＬＡＮがよく知られている。キーレスエントリーシステムは自動車のドア開閉などの制御システムで、車両側に搭載されたキーレスエントリー受信機と、運転者が所持するキーレスエントリー送信機とからなる。キーレスエントリー送信機は送信機個々に割り振られたＩＤコードや操作指令コードを変調信号とする送信信号を送信し、キーレスエントリー受信機は送信信号を受信すると、これを復調してＩＤコードが自身と対になるキーレスエントリー送信機からのものか否かを判定し、肯定判断されると、操作指令コードに対応した制御信号を車両各部の制御ＥＣＵに出力して、ドアの開閉やエンジン始動を行う。かかるキーレスエントリーシステムとして、３００ＭＨｚ帯の微弱な電波を使用するものが主流である。

また、キーレスエントリー受信機は、メータ装置や、カーナビゲーション装置などに比して小型であり、キーレスエントリー受信機をこれらの装置と一体に組付けたいという強い要請がある。キーレスエントリー受信機をメータ装置と一体化したものとして下記特許文献１のものがある。このものでは、車室に設置される車載機器に組み込むことで金属でできている車体の影響を受けにくくしているが、一方で、キーレスエントリー受信機が地板としての金属製の車体から遠ざかるため、キーレスエントリー受信機と車体とをつなぐワイヤが長くなり、その影響で、モノポールアンテナのように十分に大きな地板を必要とするアンテナでは受信性能を損ねるおそれもある。そこで、キーレスエントリー受信機において受信回路の基準電位を規定するグランドパターンをもエレメントとして用いてダイポールアンテナなどとする非接地型のアンテナも採用されているが、このものでも、必ずしも十分な受信性能が得られるとは限らず、運転者がキーレスエントリー送信機を車外で操作する位置によって、受信信号が微弱となるディップ点が生じるおそれがある。このディップ点が現れる方位は電波の２種類の偏波間で異なる。

かかる非接地型のアンテナを想定してキーレスエントリー受信機の受信性能の向上を企図したものとして、下記特許文献２には、ドア開閉用などの各種のアクチュエータを制御する制御部のグランドが、受信機のグランドに比して相当程度広いことに鑑み、制御部のグランドと受信機のグランドとをコネクタを介して接続し、制御部のグランドをアンテナのエレメント化してアンテナの利得を実質的に向上させることを企図したものがある。前記制御部に代えて、メータ装置の本体部分でありメータ回路基板が形成されるメータ回路基板に、キーレスエントリー受信機の受信回路基板を近接して搭載することが考えられる。
特開平８−２１６７３５号公報 特開２００１−２７０６２号公報

メータ回路基板は通常、長方形でその長さ方向を水平方向にとって配置されるため、特許文献２の技術によれば、水平偏波と垂直偏波とを比較すると、受信利得が水平偏波に偏ったものになりやすい。

このため、運転者は操作したとおりにうまく作動しない場合には結局、ディップ点を避けて移動したり、キーレスエントリー送信機の向きを変えて偏波の種類を変える必要があった。

本発明は前記実情に鑑みなされたもので、偏波特性を調整可能な電波受信機およびメータ装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明では、受信回路が形成された受信用の電子基板にアンテナを一体に取付けてなり、前記受信用の電子基板は他の電子基板に積層するように搭載されるとともに、前記受信用の電子基板の板面に形成されたグランドパターンが前記他の電子基板の板面に形成されたグランドパターンと接続されて、前記他の電子基板のグランドパターンで前記アンテナとともに電波を受けるようにした電波受信機において、
前記受信用の電子基板のグランドパターンと前記他の電子基板のグランドパターンとをインピーダンス素子を介して接続する。

インピーダンス素子を有することで、前記他の電子基板のグランドパターンが電波を受けるのに寄与する程度を調整し得る。したがって、例えば、他の電子基板がその長さ方向を水平方向にとって配置される場合、インピーダンス素子のインピーダンスを大きくすれば、受信電波のうち水平偏波の比率が減り，インピーダンスを小さくすれば水平偏波の比率が増える。

請求項２記載の発明では、請求項１の発明の構成において、前記インピーダンス素子はインダクタにより構成する。

インダクタは高周波信号に対してはインピーダンスが大きくなるが、直流信号に対しては低インピーダンスとなるので、２つの電子基板間で接地電位が変動するのを防止することができる。

請求項３記載の発明では、請求項２の発明の構成において、前記インダクタは、基板面に導電層をコイル状にパターン形成してなるインダクタにより構成する。

受信用の電子基板や他の電子基板の仕様に応じてインダクタを代えればよいから汎用的であり、多品種への対応に要するコストを低減することができる。

請求項４記載の発明では、請求項１ないし３の発明の構成において、前記インピーダンス素子は、２つの電子基板のいずれかに設ける。

インピーダンス素子は予め電子基板上に設けておくことができるので、組立て時には例えば前記通電線をコネクタ同士の結合により完成させるだけで足りる。組立てが容易である。

請求項５記載の発明では、請求項１ないし４の発明の構成において、前記他の電子基板は、該他の電子基板の平面視で前記受信用の電子基板のグランドパターンに対応する位置をよけてグランドパターンを配置する。

受信用の電子基板のグランドパターンと他の電子基板のグランドパターンとが対向していると、容量結合により、高周波信号に対してインピーダンスが低下する方向に作用するので、インピーダンス素子による偏波の制御性が低下することになる。前記他の電子基板は、該他の電子基板の平面視で前記受信用の電子基板のグランドパターンに対応する位置をよけてグランドパターンが配置されることで、容量結合を小さくし、インピーダンス素子による偏波の制御性が減じられないようにする。

請求項６記載の発明では、前記他の電子基板として、車両の走行情報を表示する表示部を有しており、かつ、該表示部における表示内容を実際の車両の走行状態に追随制御するメータ回路部が形成されたメータ回路基板に、請求項１ないし５いずれか記載の電波受信機を搭載し、メータ装置を構成する。

メータ装置は車室内の車載機器の中で主要な機器であり、メータ回路基板もその分、形状は大型である。電波受信機がかかるメータ回路基板に搭載されることで、偏波特性の制御の自由度が拡大する。

（第１実施形態）
図１、図２、図３に本発明の第１実施形態になるキーレスエントリー受信機を一体化したメータ装置を示す。メータ装置は、車室のインストゥルメントパネル内に嵌めこまれるロアハウジング１１、アッパーハウジング１２を有し、運転者側のアッパーハウジング１２には運転者に正対して車両の左右方向に横長の表示部２が設けられる。表示部２の前方には図示しない透明なクリアハウジングが配置され、表示部２をその前方でカバーしている。アッパーハウジング１２の前面に装着される表示部２の表示板２０には、計器類が配され、車両の乗員に車両の走行情報などを表示する。計器類として、スピードメータ２１、タコメータ２２、燃料計２３などがあり、また、トリップメータ２４が配される。点灯と消灯により車両の各部の状態を表示する状態表示部２５１，２５２が配される。

ロアハウジング１１とアッパーハウジング１２との間には他の電子基板であるメータ回路基板３が配設される。メータ回路基板３は略長方形の一般的な電子基板で、板面を表示板２０と平行に、かつ長さ方向を車両の左右方向にとってある。メータ回路基板３には、電子部品として、前記メータ２１〜２３の指示針を回転せしめるステップモータ３２１，３２２，３２３や、トリップメータ２４の液晶表示器３３、状態表示部２５１，２５２のＬＥＤ３４１，３４２のほか，これらを制御するためのＣＰＵ３１などが実装されて、表示部２における表示内容を実際の車両の走行状態に追随制御するメータ回路３ａが形成される。また、メータ回路基板３の板面には略全面に導電層が形成されて、メータ回路３ａの基準の電位を規定するグランドパターン（以下，適宜、メータグランドパターンという）３７としてある。

ロアハウジング１１の背後には電波受信機であるキーレスエントリー受信機４が設けられている。キーレスエントリー受信機４は受信回路５ａが形成された受信回路基板５と、電波を受けるアンテナ６とからなり、アンテナ６から受信信号が受信回路５ａに入力するようになっている。受信回路５ａは受信信号を復調して自己と対になるキーレスエントリー送信機からの指令に対応した制御信号をドア開閉用のアクチュエータを制御する図示しない制御部に出力する。受信回路基板５には受信回路５ａを構成する電子部品類５１が実装される。受信回路基板５の板面には略全面に導電層が形成されて、受信回路５ａの基準の電位を規定するグランドパターン（以下，適宜、受信機グランドパターンという）５３としてある。

アンテナ６は導線をエレメントとしたもので、受信回路基板５の周縁部に設けられた給電点５０１から受信回路基板５の板面に平行に伸びている。アンテナ６の途中部分はコイル状インピーダンスを調整するためのコイルとなっている。

受信回路基板５は、メータ回路基板３の長さ方向の端に寄った位置に、ロアハウジング１１を挟みメータ回路基板３と積層するように搭載されている。図３はメータ回路基板３と受信回路基板５との結合状態を示しており、説明の便宜のためメータ回路基板３に実装される電子部品類の図示を適宜、省略している。受信回路基板５とメータ回路基板３との対向位置には互いに対となるメス型のコネクタ３６とオス型のコネクタ５２とが設けられて、受信回路基板５とメータ回路基板３とが電気的かつ機械的に結合している。仮想線のキーレスエントリー受信機４は実際に結合した状態を示している。また、ロアハウジング１１にはコネクタ５２が挿通する開口部１１１が形成してある。

コネクタ３６、５２にはそれぞれ、グランド端子５２１、電源端子５２２、および信号端子５２３を備えており（図中、受信回路基板５側の端子のみ図示）、それぞれ対応するもの同士が導通する。グランド端子５２１はグランドパターン３７，５３同士を接続するためのものである。電源端子５２２は受信回路３ａに電源を供給するためのものである。信号端子５２３は受信回路３ａと前記制御部とを接続するためのものである。

メータグランドパターン３７はコネクタ３６実装位置を含む範囲に導電層非形成の穴パターンを有しており、穴パターン位置でメータ回路基板３の板面には前記コネクタ３６の各端子と動通するランド３８１，３８２，３８３が設けてある。このうちグランド端子と動通するランド３８１とメータグランドパターン３７とをインダクタ３５により橋渡ししてあり、インダクタ３５の一端がランド３８１に、他端がメータグランドパターン３７にはんだ付けされている。インダクタ３５は基板面に導電層をコイル状にパターン形成したチップインダクタが用いられ得る。

しかして、受信機グランドパターン５３とメータグランドパターン３７とをつなぐ通電路は、受信機グランドパターン５３〜コネクタ５２，３６〜インダクタ３５〜メータグランドパターン３７という経路をとる。受信機グランドパターン５３とインダクタ３５のコネクタ３６側の端とは短絡している。

また、メータ回路基板３の隅部には、メータ回路基板３の平面視においてキーレスエントリー受信機４のアンテナ６に対応する位置を含む範囲に、導電層の非形成領域３０１が形成してあり、メータグランドパターン３７が前記アンテナ６に対応する位置をよけるようになっている。

本キーレスエントリー受信機４の作動について説明する。図４（Ａ）、図４（Ｂ）にキーレスエントリー受信機４のアンテナ６などによる受信作用を示し、図５（Ａ）、図５（Ｂ）に、キーレスエントリー受信機４における、アンテナ６のエレメントの長さ方向（Ｚ方向）に対して直交する面（Ｘ−Ｙ面）方向の偏波特性を示す。図４（Ａ）はキーレスエントリー受信機４単体でのもので、アンテナ６と受信機グランドパターン５３とをエレメントとしてその長さ方向をＺ方向にとる微小ダイポールアンテナとなる。また、図４（Ｂ）はメータ回路基板に搭載された状態のキーレスエントリー受信機４のもので、受信機グランドパターン５３と接続されたメータグランドパターンが、長さ方向をＸ−Ｙ面方向、図例ではＸ方向にとるアンテナのエレメントとして作用し、アンテナと受信機グランドパターンとメータグランドパターンとをエレメントとして、エレメントを折曲げた形状のダイポールアンテナとなる。なお、図４（Ｂ）は、受信機グランドパターンとメータグランドパターンとがインダクタを介さずに単純に接続された前記特許文献２の装置に相当する構成とする。

Ｚ方向をエレメント方向とする単純なダイポールアンテナとなる図４（Ａ）では、図５（Ａ）に示すように、垂直偏波が強く、水平偏波が抑圧されている。一方、Ｘ方向にエレメントを有する図４（Ｂ）では、図５（Ｂ）に示すように、垂直偏波に変わり水平偏波が強くなっているが、図４（Ａ）と同様に垂直偏波と水平偏波のバランスの悪いものとなっている。

次に本キーレスエントリー受信機４におけるインダクタ３５の作用について説明する。図６はインダクタ３５のインピーダンスに対する前記垂直偏波と水平偏波との比率の特性を示すものである。計測は信号周波数を固定してインダクタ３５のインダクタンスを変えることでインピーダンスを振っている。なお、インピーダンスが０とは、受信機グランドパターン５３とメータグランドパターン３７とがショートしている図４（Ｂ）の場合である。ここからインピーダンスを上げていくと、すなわち、受信機グランドパターン５３とメータグランドパターン３７との結合を分離方向に変化させていくと、メータグランドパターン３７のエレメントとしての作用が寄与する水平偏波が抑圧されていき、逆に垂直偏波の比率が増してくる。インダクタ３５のインピーダンスが１６００Ω（３１２ＭＨｚ時）になると、偏波比が１０ｄＢまで低下する。

図７はインダクタ３５のインピーダンスが１６００Ω（３１２ＭＨｚ時）のときの偏波特性で、水平偏波と垂直偏波とのいずれにも大きく偏らない良好な偏波特性を得ることができる。

また、メータ回路基板３は、その平面視線でキーレスエントリー受信機４のアンテナ６に対応する位置には導電層非形成領域３０１を設けているので、アンテナ６とメータグランドパターン３７との容量結合を防止することができる。

なお、アンテナは図８に示すキーレスエントリー受信機４Ａのアンテナ６Ａのように、受信回路基板５Ａの板面の一部に導電層を帯状に形成してもよい。

（第２実施形態）
図９に本発明の第２実施形態になるキーレスエントリー受信機の要部を示す。第１実施形態においてメータグランドパターンの形状を変えたもので、第１実施形態と実質的に同じ作動をする部分には同じ番号を付して第１実施形態との相違点を中心に説明する。

メータ回路基板３Ｂのグランドパターン３７Ｂは前記アンテナ６に対応する範囲に加えて受信機グランドパターン５３に対応する部分に導電層が非形成の領域３０２が形成してあり、受信機グランドパターン５３に対応する部分をよけてメータグランドパターン３７Ｂが配置されるようになっている。なお、前記導電層非形成の領域３０１、３０２は一体である。

図１０は例えば第１実施形態のメータ装置であり、メータ回路基板と受信回路基板とは近接し、メータ装置の奥行き方向にコンパクト化が図られている。このため、受信機グランドパターン５３とメータグランドパターン３７とがメータ回路基板３を挟み対向する面積が広いと、受信機グランドパターン５３とメータグランドパターン３５とが容量結合し、結合強さによっては実質的に図４（Ｂ）と同じことになって、インダクタ３５による偏波特性調整作用が発揮できず、適正な偏波特性が得られないおそれがある。本実施形態では、メータグランドパターン３７は受信機グランドパターン５３に対応する部分が導電層を非形成としてあるので、受信機グランドパターン５３とメータグランドパターン３７との容量結合を弱くし、インダクタ３５による偏波特性調整作用が影響を受けないようにすることができる。

なお、前記導電層非形成領域３０２の形状は受信機グランドパターン５３の形状と完全に一致している必要はない。要求される容量結合の防止作用に応じて狭くすることもできる。また、前記導電層非形成領域３０２が広ければ受信機グランドパターン５３とメータグランドパターン３７との容量結合が弱くなり、より望ましいのは勿論である。

なお、本実施形態の特徴部分は、アンテナが、前掲図８のような、受信回路基板の板面の一部に導電層を帯状に形成した電波受信機にも適用できる。また、アンテナの種類も前記各図例のものに限られない。図１１に示すキーレスエントリー受信機４Ｂは、アンテナ６Ｂは、受信回路基板５Ｂの周縁部に沿って環状に導電層を形成し、その一端を給電点５０１と接続し、他端をグランドパターン５３と接続してループアンテナとしたものである。

また、前記各実施形態において、インダクタはメータ回路基板に実装しているが、インダクタの実装場所は必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば受信回路基板でもよい。

また、インダクタは高周波信号に対しては高いインピーダンスを示すが、低周波信号や直流信号においては低インピーダンスとなるので、受信回路とメータ回路とで接地電位の変動が生じず、望ましい。勿論かかる点が許容されるのであれば、インダクタに代えて抵抗器としてもよい。

また、キーレスエントリー受信機の受信回路基板が搭載される他の電子基板としてメータ装置のメータ回路が形成されたメータ回路基板に限らず、例えば、カーナビゲーション装置に内蔵される電子基板でもよい。また、本発明は、キーレスエントリー受信機に適用するだけではなく、受信回路を形成した電子基板を他の電子基板に搭載するようにした電波受信機に適用することができる。

本発明の第１の実施形態になる電波受信機を搭載したメータ装置の分解斜視図である。 前記メータ装置の断面図である。 前記メータ装置の要部の分解斜視図である。 （Ａ）は前記電波受信機単体時の電波受信作用を示す図であり、（Ｂ）は従来の電波受信機の電波受信作用を示す図である。 （Ａ）は前記電波受信機単体時の偏波特性を示すアンテナパターン図であり、（Ｂ）は従来の電波受信機の偏波特性を示すアンテナパターン図である。 前記第１実施形態になる電波受信機の作動を説明するグラフである。 前記第１実施形態になる電波受信機の作動を説明するアンテナパターン図である。 前記第１の実施形態の変形例の分解斜視図である。 本発明の第２の実施形態になる電波受信機を搭載したメータ装置の要部の分解斜視図である。 前記第２の実施形態になる電波受信機を説明するための、第１実施形態と同等のメータ装置の断面図である。 本発明の他の実施形態になる電波受信機を搭載したメータ装置の要部の分解斜視図である。

符号の説明

１１ ロアハウジング
１２ アッパハウジング
２ 表示部
２０ 表示板
３ メータ回路基板（他の電子基板）
３ａ メータ回路
３０２ 導電層非形成領域
３５ インダクタ（インピーダンス素子）
３７ グランドパターン
４，４Ａ，４Ｂ キーレスエントリー受信機（電波受信機）
５，５Ａ，５Ｂ 受信回路基板（受信用の電子基板）
５ａ 受信回路
５３ グランドパターン
６，６Ａ，６Ｂ アンテナ

Claims (6)

1. 受信回路が形成された受信用の電子基板にアンテナを一体に取付けてなり、前記受信用の電子基板は他の電子基板に積層するように搭載されるとともに、前記受信用の電子基板の板面に形成されたグランドパターンが前記他の電子基板の板面に形成されたグランドパターンと接続されて、前記他の電子基板のグランドパターンで前記アンテナとともに電波を受けるようにした電波受信機において、
   前記受信用の電子基板のグランドパターンと前記他の電子基板のグランドパターンとをインピーダンス素子を介して接続したことを特徴とする電波受信機。
2. 請求項１記載の電波受信機において、前記インピーダンス素子はインダクタである電波受信機。
3. 請求項２記載の電波受信機において、前記インダクタは、基板面に導電層をコイル状にパターン形成してなるインダクタである電波受信機。
4. 請求項１ないし３いずれか記載の電波受信機において、前記インピーダンス素子は、２つの電子基板のいずれかに設けた電波受信機
5. 請求項１ないし４いずれか記載の電波受信機において、前記他の電子基板は、該他の電子基板の平面視で前記受信用の電子基板のグランドパターンに対応する位置をよけてグランドパターンを配置した電波受信機。
6. 前記他の電子基板として、車両の走行情報を表示する表示部を有しており、かつ、該表示部における表示内容を実際の車両の走行状態に追随制御するメータ回路部が形成されたメータ回路基板に、請求項１ないし５いずれか記載の電波受信機を搭載したことを特徴とするメータ装置。

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