JP2006262164A - 車載用アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 アンテナ特性や意匠性が良好であると共に、設置場所に応じて構成部品を変更したり部品点数を増加させる必要がない安価な車載用アンテナ装置を提供すること。
【解決手段】 底板部６１の外底面が取付面６ａとなる取付ケース６と、天板部７１の外表面が装飾面７ａとなる装飾ケース７とを嵌め合わせて構成される筐体１の内部空間に、アンテナ素子が収容された車載用アンテナ装置において、設置場所に応じてアンテナ素子の組込姿勢が２種類に選択できるようにした。アンテナ素子は放射導体板２１および接地導体板２０を所定の間隔を存して並設した板金パッチアンテナ２であって、ダッシュボード４上に設置する場合は放射導体板２１が天板部７１と対向するように組み込むが、フロントガラス５に取り付ける場合は放射導体板２１が底板部６１と対向するように組み込む。
【選択図】 図６

Description

本発明は、片面が取付面で他面が装飾面となっている筐体の内部にアンテナ素子を収容して構成され、車室内のガラス面やダッシュボード上等に設置される車載用アンテナ装置に関する。

近年、車室内にＥＴＣ（自動料金収受システム）用アンテナやＧＰＳ（全地球測位システム）用アンテナを設置した自動車が急増している。この種のアンテナ装置では、パッチアンテナ等のアンテナ素子が合成樹脂製の筐体（レドーム）の内部に収容されており、外部回路から導出された同軸ケーブル等の信号ケ−ブルが筐体内でアンテナ素子に接続されている。通常、筐体は一対のケースを嵌め合わせて構成され、一方のケースの底面が取付面となって他方のケースの外表面が装飾面となっている。この種のアンテナ装置は、フロントガラスやリアガラスの車室側の面に設置されたり、車室内のダッシュボード上やリアトレイ上に設置されるが、いずれの場合もユーザにとって目障りでなく、かつ送信や受信に支障をきたさない設置場所が適宜選択される。

ところで、この種のアンテナ装置をフロントガラス等のガラス面に取り付ける場合には、筐体内で放射導体が取付面側に配置されると共に接地導体が装飾面側に配置されるが、アンテナ装置をダッシュボード等の略水平面上に取り付ける場合には、筐体内で接地導体が取付面側に配置されると共に放射導体が装飾面側に配置される。したがって、フロントガラスに取り付けて好適なアンテナ装置をそのままダッシュボード上に取り付けると、放射導体が下方を向いた配置になってアンテナ特性が著しく劣化してしまう。また、ダッシュボード上に取り付けて好適なアンテナ装置をそのままフロントガラスに取り付けると、放射導体が車室側を向いた配置になってアンテナ特性が著しく劣化してしまう。しかしながら、アンテナ装置の設置場所に応じて異なる筐体を採用した場合、２種類の筐体を用意しなければならないので製造コストが高くなるという問題を生じる。

そこで従来、アンテナ素子を収容する筐体には装飾面を設けず、この筐体の取付面とは反対側の面を覆うカバー部材に装飾面を設けるという構成のアンテナ装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。かかる従来のアンテナ装置では、筐体の天面と底面を選択的に取付面として利用できるため、設置場所に応じて筐体の天面と底面のいずれかを取付面として選択した後、この筐体にカバー部材を外装させれば、放射導体を所望方向に向けて筐体に収容されたアンテナ素子をカバー部材の装飾面で覆うことができる。したがって、アンテナ装置の設置場所に応じて筐体やカバー部材を変更する必要はなく、アンテナ特性や意匠性にも支障をきたさなくなる。
特開２００４−２２８８０２号公報（第４−８頁、図６）

前述した従来提案は、アンテナ装置の設置場所に応じて筐体を変更する必要がないという利点を有するものの、この筐体を覆うためのカバー部材を別途用意しなければならないため、部品点数の増加によるコストアップが避け難いという問題があった。また、かかる従来提案では、誘電体であるガラスの近傍にアンテナ素子を配置させた場合に懸念される悪影響について考慮されていないため、アンテナ装置をフロントガラスやリアガラス等のガラス面に取り付けた場合に放射パターンや軸比が劣化する虞があった。

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、アンテナ特性や意匠性が良好であると共に、設置場所に応じて構成部品を変更したり部品点数を増加させる必要がない安価な車載用アンテナ装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明の車載用アンテナ装置では、凹所を有して該凹所の外底面を取付面となした合成樹脂製の取付ケースと、前記凹所を蓋閉して外表面を装飾面となした合成樹脂製の装飾ケースと、放射導体および接地導体が所定の間隔を存して並設されたアンテナ素子とを備え、前記アンテナ素子が前記取付ケースと前記装飾ケースとを嵌め合わせてなる筐体（レドーム）の内部空間に互いに逆向きな第１の組込姿勢と第２の組込姿勢のいずれかの姿勢で選択的に配置可能であって、前記第１の組込姿勢で前記放射導体が前記取付面と前記接地導体との間に位置してアンテナ素子と該取付面との間隔は共振長の８分の１以上となり、かつ、前記第２の組込姿勢で前記接地導体が前記取付面と前記放射導体との間に位置してアンテナ素子と前記装飾面との間隔は前記第１の組込姿勢のときよりも狭くなるような構成とした。

このように構成された車載用アンテナ装置は、フロントガラス等のガラス面に取り付ける場合には放射導体が取付面側に位置する第１の組込姿勢でアンテナ素子を筐体内に収容し、ダッシュボード等の略水平面上に取り付ける場合には放射導体が装飾面側に位置する第２の組込姿勢でアンテナ素子を筐体内に収容することができるため、いずれの場合にも、放射導体を所望方向へ向けて装飾面を車室側に露出させることができる。そのため、このアンテナ装置は、設置場所に応じて構成部品を変更しなくても、アンテナ特性や意匠性に支障をきたさずに済む。また、このアンテナ装置は、筐体に装飾面を設けることができるので、筐体を覆うカバー部材を別途用意する必要がなく、部品点数の増加が回避できる。また、このアンテナ装置は、ガラス面に取り付けたときにアンテナ素子の放射導体を該ガラス面から共振長の８分の１以上離隔させているので、誘電体であるガラスによってアンテナ特性が劣化する危険性が少ない。

上記の構成において、アンテナ素子は、放射導体の前面方向で利得の高いパッチアンテナであることが好ましい。この場合、アンテナ素子は誘電体基板の両面に放射導体と接地導体を成膜してなる誘電体パッチアンテナであっても良いが、アンテナ素子が、金属平板からなる放射導体を該放射導体よりも大径な金属平板からなる接地導体によって支持している板金パッチアンテナであれば、高価な誘電体基板を省略できて製造工程も簡素化されるため、大幅なコストダウンが図れる。なお、かかる板金パッチアンテナの場合、取付ケースの内壁部と装飾ケースの内壁部に互いに対向する段部を設け、これら両ケースの段部どうしで接地導体を挟持する構成にすれば、第１の組込姿勢と第２の組込姿勢のいずれにおいてもアンテナ素子を高い位置精度で簡単に筐体内に組み付けることができるため好ましい。

また、上記のいずれかの構成において、取付ケースと装飾ケースは適宜手段で嵌め合わせて筐体となすことができるが、これら両ケースが、いずれか一方のケースに設けた係合突起が他方のケースの側壁にスナップ結合されていれば、両ケースを一体化する作業が簡素化されるため組立コストが低減できて好ましい。

本発明の車載用アンテナ装置は、アンテナ素子を２通りの組込姿勢で選択的に筐体（レドーム）内に配置させることができ、いずれの組込姿勢でも放射導体を所望方向へ向けて装飾面を車室側に露出させることができ、また、このアンテナ装置はガラス面に取り付けたときにアンテナ素子が該ガラス面から十分に離隔するように配慮されてある。それゆえ、このアンテナ装置は、アンテナ特性や意匠性が良好であると共に、設置場所に応じて構成部品を変更したり部品点数を増加させる必要がなく、安価に製造することができる。

発明の実施の形態を図面を参照して説明すると、図１は実施形態例に係る車載用アンテナ装置の分解斜視図、図２は該アンテナ装置の外観図、図３は該アンテナ装置の平面図、図４は図３のIV−IV線に沿う断面図、図５は該アンテナ装置をダッシュボード上に取り付けた状態を示す断面図、図６は該アンテナ装置をフロントガラスに取り付けた状態を示す断面図、図７はアンテナ素子とガラス面との間隔を変化させて該アンテナ装置の利得および軸比を測定した特性図である。

図１〜図６に示す車載用アンテナ装置は、共振周波数が５．８ＧＨｚのＥＴＣ用アンテナとして使用されるものである。このアンテナ装置は、合成樹脂製の筐体（レドーム）１の内部にアンテナ素子である板金パッチアンテナ２を収容して概略構成され、図示せぬ外部回路から導出された同軸ケーブル３が筐体１内で板金パッチアンテナ２に接続されている。また、このアンテナ装置は、図５に示すようにダッシュボード４上に設置して使用可能であると共に、図６に示すようにフロントガラス５の車室側の面に設置して使用可能である。ただし、筐体１内における板金パッチアンテナ２の組込姿勢は、ダッシュボード４上に設置する場合とフロントガラス５に設置する場合とで逆向きになっている。

この車載用アンテナ装置の構成について詳しく説明すると、筐体１は直方体形状の外観を呈する。この筐体１は、一面を開放した箱形に形成されて凹所６０を有する合成樹脂製の取付ケース６と、一面を開放した箱形に形成されて凹所７０を有する合成樹脂製の装飾ケース７とを嵌め合わせたものであり、装飾ケース７の凹所７０は取付ケース６の凹所６０よりも深い寸法に設定されている。

取付ケース６は矩形状の底板部６１と該底板部６１の四辺に垂設された側壁部６２とによって凹所６０を画成しており、底板部６１の外表面（凹所６０の外底面）は平坦な取付面６ａとなっている。各側壁部６２には長孔形状の係止孔６ｂが穿設されており、同軸ケーブル３が挿入される側壁部６２には開口端側からＵ字状に浅く切れ込んだ切欠き部６ｃが形成されている。また、取付ケース６の四隅の内壁部には開口端近傍に段部６ｄが形成されている。

装飾ケース７は矩形状の天板部７１と該天板部７１の四辺に垂設された側壁部７２とによって凹所７０を画成しており、天板部７１の外表面（天面）は装飾面７ａとなっている。各側壁部７２は取付ケース６の側壁部６２よりも高さ寸法が大きく、かつ凹所７０は取付ケース６の凹所６０よりも若干大径となっている。各側壁部７２の内壁面には取付ケース６の係止孔６ｂにスナップ結合させるための係合突起７ｂが突設されており、同軸ケーブル３が挿入される側壁部７２には開口端側からＵ字状に深く切れ込んだ切欠き部７ｃが形成されている。また、装飾ケース７の四隅の内壁面には天井面の比較的近傍に段部７ｄが形成されており、これらの段部７ｄは取付ケース６の段部６ｄと対向して板金パッチアンテナ２を保持している（図４参照）。

板金パッチアンテナ２は、矩形状の金属平板からなる接地導体板２０と、中央部に開口２１ａを有する金属平板からなる放射導体板２１と、放射導体板２１の内周縁部（開口２１ａの周縁部）を基端として接地導体板２０側へ延出する４片の取付脚２２と、放射導体板２１内の所定位置から各取付脚２２と略平行に延出する給電端子２３とによって構成されている。接地導体板２０と放射導体板２１は所定の間隔を存して並設されているが、接地導体板２０は放射導体板２１よりも大径であり、各取付脚２２の先端部を接地導体板２０に半田付けすることによって放射導体板２１が接地導体板２０に支持されている。給電端子２３は接地導体板２０とは非接触に保たれており、給電端子２３の先端部は同軸ケーブル３の内部導体に半田付けされている。また、同軸ケーブル３の外部導体は接地導体板２０に半田付けされている。この板金パッチアンテナ２は、給電端子２３を介して給電することによって放射導体板２１を励振させることができ、その放射パターンは放射導体板２１の前面方向（接地導体板２０側とは反対方向）で高利得となる。

このような構成の車載用アンテナ装置を組み立てる際には、所定位置に板金パッチアンテナ２を配置させて凹所６０，７０どうしを向き合わせた状態で、装飾ケース７の凹所７０内に取付ケース６を挿入していく。これにより、装飾ケース７の内壁面の係合突起７ｂが取付ケース６の対応する係止孔６ｂにスナップ結合されるため、両ケース６，７が一体化されて筐体１が完成すると共に、両ケース６，７の対応する各段部６ｄ，７ｄによって接地導体板２０の四隅が挟持されるため、筐体１内の所定位置に板金パッチアンテナ２が保持された状態となる。また、板金パッチアンテナ２に半田付けされている同軸ケーブル３は、取付ケース６の切欠き部６ｃと装飾ケース７の切欠き部７ｃが重なり合って形成される小判形状の透孔を介して筐体１の外部へ取り出される。ただし、板金パッチアンテナ２は、図１に示すような姿勢で筐体１内に組み込めるだけでなく、図１とは天地逆向きの姿勢で筐体１内に組み込むこともできる。

すなわち、この車載用アンテナ装置をダッシュボード４上に設置して使用する場合には、板金パッチアンテナ２を図１に示すような姿勢で筐体１内に組み込むことにより、図５に示すように放射導体板２１を凹所７０内で天板部７１と対向させて、接地導体板２０を取付面６ａと放射導体板２１との間に位置させることができる。これにより、ダッシュボード４上に設置したアンテナ装置の放射導体板２１を上方へ向けることができるため、良好なアンテナ特性が期待できる。しかも、このアンテナ装置の車室側から目視される面は装飾面７ａなので意匠性を高めやすく、また、放射導体板２１を天板部７１に近接させることができるため、アンテナ装置全体の薄型化も容易である。

また、この車載用アンテナ装置をフロントガラス５の車室側の面に設置して使用する場合には、板金パッチアンテナ２を図１とは天地逆向きの姿勢で筐体１内に組み込むことにより、図６に示すように放射導体板２１を取付面６ａと接地導体板２０との間に位置させて、この放射導体板２１を凹所６０内で底板部６１と対向させることができる。これにより、フロントガラス５の車室側の面に取り付けたアンテナ装置の放射導体板２１を車室外の斜め上方へ向けることができると共に、フロントガラス５と放射導体板２１との間に６ｍｍ以上の間隔を確保することができるため、良好なアンテナ特性が期待できる。つまり、放射導体板２１がフロントガラス５に近接して配置された場合、誘電体であるガラスの影響で利得や軸比が劣化しやすいが、本発明者らの測定によると、共振周波数が５．８ＧＨｚのＥＴＣアンテナにおいては、図７に示すように、フロントガラス５と板金パッチアンテナ２との間隔が６ｍｍ以上確保されていれば、利得（図７に実線で示す曲線）や軸比（図７に破線で示す曲線）への悪影響が大幅に低減することが確認できた。もちろん、この６ｍｍという値はＥＴＣアンテナの場合であり、一般にはガラス面とアンテナ素子との間に共振長の８分の１以上の間隔を確保しておくことにより、ガラスの悪影響を大幅に減じることができる。なお、図６に示すようにフロントガラス５に取り付けたアンテナ装置においても、ダッシュボード４上に設置した場合と同様に、車室側から目視される面は装飾面７ａなので意匠性を高めやすく、アンテナ装置全体の薄型化も容易である。

このように本実施形態例に係る車載用アンテナ装置は、筐体１内における板金パッチアンテナ２の組込姿勢が２種類に選択可能であり、ダッシュボード４上に設置する場合には放射導体板２を装飾面７ａ側に向けた姿勢で組み込み、フロントガラス５に取り付ける場合には放射導体板２を取付面６ａ側に向けた姿勢で組み込むことができる。それゆえ、いずれの場合にも、放射導体板２を所望方向へ向けて装飾面７ａを車室側に露出させることができ、設置場所に応じて構成部品を変更しなくてもアンテナ特性や意匠性に支障をきたさずに済む。また、このアンテナ装置は、筐体１に装飾面７ａが設けられているので、筐体１を覆うカバー部材を別途用意する必要がなく、部品点数の増加が回避できる。また、このアンテナ装置は、フロントガラス５に取り付けたときに放射導体板２が該フロントガラス５に近接しすぎないように配慮されているので、誘電体であるガラスによってアンテナ特性が劣化する虞がない。

また、この車載用アンテナ装置を組み立てる際には、取付ケース６と装飾ケース７の段部６ｄ，７ｄによって接地導体板２０の四隅を挟持することができるため、板金パッチアンテナ２を高い位置精度で簡単に筐体１内に組み付けることができる。しかも、取付ケース６と装飾ケース７はスナップ結合により一体化されて筐体１となるため、極めて簡単に組立作業を行うことができる。

また、この車載用アンテナ装置は、アンテナ素子として板金パッチアンテナ２を採用しているため、誘電体パッチアンテナを採用した場合に比べて製造コストを大幅に低減することができる。ただし、アンテナ素子として誘電体パッチアンテナを採用しても良く、その場合は誘電体基板による波長短縮効果が期待できるため、アンテナ装置全体の小型化が促進しやすくなる。

本発明の実施形態例に係る車載用アンテナ装置の分解斜視図である。 該アンテナ装置の外観図である。 該アンテナ装置の平面図である。 図３のIV−IV線に沿う断面図である。 該アンテナ装置をダッシュボード上に取り付けた状態を示す断面図である。 該アンテナ装置をフロントガラスに取り付けた状態を示す断面図である。 アンテナ素子とガラス面との間隔を変化させて該アンテナ装置の利得および軸比を測定した特性図である。

符号の説明

１ 筐体（レドーム）
２ 板金パッチアンテナ（アンテナ素子）
３ 同軸ケーブル
４ ダッシュボード
５ フロントガラス
６ 取付ケース
６ａ 取付面
６ｂ 係止孔
６ｄ 段部
７ 装飾ケース
７ａ 装飾面
７ｂ 係合突起
７ｄ 段部
２０ 接地導体板
２１ 放射導体板
２３ 給電端子
６０，７０ 凹所
６１ 底板部
７１ 天板部

Claims (5)

1. 凹所を有して該凹所の外底面を取付面となした合成樹脂製の取付ケースと、前記凹所を蓋閉して外表面を装飾面となした合成樹脂製の装飾ケースと、放射導体および接地導体が所定の間隔を存して並設されたアンテナ素子とを備え、
   前記アンテナ素子が前記取付ケースと前記装飾ケースとを嵌め合わせてなる筐体の内部空間に互いに逆向きな第１の組込姿勢と第２の組込姿勢のいずれかの姿勢で選択的に配置可能であって、前記第１の組込姿勢で前記放射導体が前記取付面と前記接地導体との間に位置してアンテナ素子と該取付面との間隔は共振長の８分の１以上となり、かつ、前記第２の組込姿勢で前記接地導体が前記取付面と前記放射導体との間に位置してアンテナ素子と前記装飾面との間隔は前記第１の組込姿勢のときよりも狭くなることを特徴とする車載用アンテナ装置。
2. 請求項１の記載において、前記アンテナ素子は、前記放射導体の前面方向で利得の高いパッチアンテナであることを特徴とする車載用アンテナ装置。
3. 請求項２の記載において、前記アンテナ素子は、金属平板からなる前記放射導体を該放射導体よりも大径な金属平板からなる前記接地導体によって支持している板金パッチアンテナであることを特徴とする車載用アンテナ装置。
4. 請求項３の記載において、前記取付ケースの内壁部と前記装飾ケースの内壁部に互いに対向する段部を設け、これら両ケースの前記段部どうしで前記接地導体を挟持したことを特徴とする車載用アンテナ装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項の記載において、前記取付ケースと前記装飾ケースは、いずれか一方のケースに設けた係合突起が他方のケースの側壁にスナップ結合されていることを特徴とする車載用アンテナ装置。

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