JP2006270717A

JP2006270717A - 車載用アンテナ

Info

Publication number: JP2006270717A
Application number: JP2005088045A
Authority: JP
Inventors: Shinobu Kawaguchi; 忍川口; Motoki Oshima; 元樹大嶋; Hitoshi Morita; 斉森田
Original assignee: Nippon Antenna Co Ltd
Current assignee: Nippon Antenna Co Ltd
Priority date: 2005-03-25
Filing date: 2005-03-25
Publication date: 2006-10-05
Also published as: WO2006103820A9; WO2006103820A1; US20100001910A1

Abstract

【課題】複数のアンテナを備えていても相互に影響を与えないようにする。
【解決手段】パッチアンテナ１３の頭上において間隔ｈがｈ＜＜λ／４を満足する間隔ｈの位置にインサート金具１２が配置されるように、アンテナカバーにインサート金具１２を一体成形する。さらに、インサート金具１２およびインサート金具１２に固着されるアンテナエレメント１０の幅ＤはＤ＜＜λ／４を満足する幅Ｄとされて斜め上方へ延伸されている。これにより、パッチアンテナ１３に金属導体物であるアンテナエレメント１０およびインサート金具１２を近接設置させてもパッチアンテナ１３の放射パターンや電気的特性に影響を及ぼすことを防止することができるようになる。
【選択図】図８

Description

本発明は、異なる使用周波数で動作する複数のアンテナを備える車載用アンテナに関する。

車体に取り付けられるアンテナとしては種々のアンテナがあるが、車体では最も高い位置にあるルーフにアンテナを取り付けるようにすると受信感度を高めることができるため、ルーフに取り付けるルーフアンテナが従来から好まれている。また、車体内には一般にＦＭラジオとＡＭラジオとが設けられているため、ＦＭラジオ帯とＡＭラジオ帯の両方を受信できるアンテナが便利なことから、２つのラジオ帯を共用して受信できるルーフアンテナが普及している。また、ＧＰＳ（Global Positioning System ）を用いたカーナビゲーションシステムや移動無線電話が普及しており、カーナビゲーションシステムではＧＰＳアンテナが、携帯無線電話では移動無線電話用アンテナが車体に設置されている。このような各種のアンテナを独立して車体に設置することは、見栄えが悪いと共に、メンテナンス、取付作業等が煩雑になることから、１つのアンテナでＦＭラジオ帯、ＡＭラジオ帯、ＧＰＳ帯等を受信する多周波アンテナが知られている。
特開平１０−９３３３２７号公報

ところで、複数のアンテナを備える多周波アンテナのアンテナ素子間においては、電磁気的に相互結合が生じ放射パターンに影響を与えるようになると共に、相互結合によりアンテナ素子間に生じるインピーダンスや容量が各アンテナ素子のインピーダンスおよび負荷を決定するパラメータとなってしまうようになる。このため、複数のアンテナを備える多周波アンテナにおいては、各アンテナ素子が他のアンテナ素子により電気的特性に影響を受けてしまうという問題点があった。

そこで、本発明は、複数のアンテナを備えていても相互に影響を与えないようにした車載用アンテナを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の車載用アンテナは、アンテナエレメントの信号を導くリード線が、パッチアンテナのほぼ中央を貫通してアンテナエレメントで受信された信号を扱う第１基板に接続されていると共に、アンテナエレメントが固着されるインサート金具がパッチアンテナの放射パターンに影響を与えないパッチアンテナの頭上のエリアに配置されていることを最も主要な特徴としている。

本発明によれば、アンテナエレメントの信号を導くリード線が、パッチアンテナのほぼ中央を貫通してアンテナエレメントで受信された信号を扱う第１基板に接続されていると共に、アンテナエレメントが固着されるインサート金具がパッチアンテナの放射パターンに影響を与えないパッチアンテナの頭上のエリアに配置されていることことから、アンテナエレメントおよびインサート金具とパッチアンテナとが極力電磁気的に相互結合しないようになる。このため、アンテナエレメントおよびインサート金具がパッチアンテナの放射パターンやインピーダンスに影響を与えることを防止することができるようになる。

複数のアンテナを備えていても相互に影響を与えないようにした車載用アンテナを提供するという目的を、アンテナエレメントの信号を導くリード線が、パッチアンテナのほぼ中央を貫通してアンテナエレメントで受信された信号を扱う第１基板に接続されていると共に、アンテナエレメントが固着されるインサート金具がパッチアンテナの放射パターンに影響を与えないパッチアンテナの頭上のエリアに配置されていることで実現した。

本発明の実施例の車載用アンテナ１の構成を図１ないし図３に示す。図１は本発明の実施例の車載用アンテナ１の構成を示す側面から見た断面図であり、図２は本発明の実施例の車載用アンテナ１の一部を透明にして示す側面図であり、図３は本発明の実施例の車載用アンテナ１の分解組立図である。
これらの図に示す本発明の実施例の車載用アンテナ１は、可撓性のアンテナエレメント１０と、アンテナエレメント１０が着脱自在に取り付けられるインサート金具１２が一体に成形されているアンテナカバー１１を有している。アンテナエレメント１０は、ＡＭ／ＦＭ放送を受信するアンテナエレメントであり、内部にヘリカルエレメントが収納されている。このヘリカルエレメントの下端は電気的に連結金具１０ａに接続されており、連結金具１０ａの下部を除く全体が覆われるようにエラストマーからなるエレメントカバーが成形されてアンテナエレメント１０が構成されている。なお、連結金具１０ａの下部にはインサート金具１２に螺着可能なネジ部が形成されており、連結金具１２の上部はヘリカルエレメントの下端に電気的に接続されてエレメントカバーで覆われている。

樹脂製のアンテナカバー１１はお椀を伏せたような形状とされて下面が開放されており、その内部に収納空間が形成されている。このアンテナカバー１１の収納空間には、ＸＭラジオ等の衛星放送を受信するパッチアンテナ１３と、パッチアンテナ１３が固着されていると共にパッチアンテナ１３で受信された信号を増幅する増幅器や整合回路が組まれた第１基板１５と、アンテナエレメント１０で受信された信号を増幅する増幅器や整合回路が組まれた第２基板１６とが積み重ねられて収納されている。このアンテナカバー１１の下面を塞ぐようにベース金具１８が固着されており、ベース金具１８の周囲に柔軟なエラストマー等からなるベースパッド１７が嵌着されている。このベース金具１８に、パッチアンテナ１３，第１基板１５，第２基板１６が積み重ねられるよう固着されている。また、ベース金具１８の下面には車載用アンテナ１を車体に取り付けるためのネジ部２６が突出するよう固着されている。このネジ部２６には、ネジ部２６との間に車体を挟持して固着するためのワッシャー付きナット１９が螺着される。ワッシャー付きナット１９の上部のワッシャーの先端は、車体の裏面に喰い込んで機械的結合および電気的接続を良好にするようくさび状に形成されている。

図３を主に参照しながら本発明にかかる車載用アンテナ１の組立工程について説明することにより、車載用アンテナ１の詳細構成を説明する。
本発明にかかる車載用アンテナ１を組み立てるには、まずパッチアンテナ１３を第１基板１５に両面テープ２１により貼着する。パッチアンテナ１３は、使用中心周波数の波長の約１／４波長の電気長となる厚みを有する矩形の誘電体基板の表面に、円偏波を受信できるよう摂動素子を有する円形あるいは矩形のパッチエレメントが形成されて構成されている。そして、第１基板１５はパッチアンテナ１３より一回り大きい矩形に形成されて、その表面は全面アースとされてパッチアンテナ１３のグランドとして作用している。第１基板１５の構成を図４に示すが、矩形形状とされている第１基板１５の四隅は隅取りされて、それぞれビス孔１５ｃが形成されている。また、第１基板１５の裏面にはパッチアンテナ１３で受信された信号を増幅する増幅器や整合回路を組み込むための裏面パターン１５ｄが形成されている。

パッチアンテナ１３のほぼ中央部には挿通孔１３ｃが形成されていると共に、中央部近傍の所定位置に嵌挿孔１３ｂが形成されている。この嵌挿孔１３ｂに給電ピン１３ａを挿通してパッチアンテナ１３のエレメントにハンダ付けすると共に、給電ピン１３ａを両面テープ２１を貫通させると共に第１基板１５の嵌挿孔１５ｂに嵌挿して裏面パターン１５ｄにハンダ付けして接続する。これにより、第１基板１５にパッチアンテナ１３で受信された受信信号が供給されて増幅されるようになる。第１基板１５に組まれている増幅器は低雑音増幅器（ＬＮＡ）とされている。このように組み立てられたパッチアンテナ１３を有する第１基板１５の裏面パターン１５ｄにケーブル２０における第１ケーブル２０ａをハンダ付けして接続する。第１ケーブル２０ａは車体内に引き込まれて、例えばＸＭラジオ受信機に導かれている。ケーブル２０における第２ケーブル２０ｂおよび第３ケーブル２０ｃは第２基板１６に接続される。

ここで、第２基板１６の裏面には図５に示すようにアンテナエレメント１０で受信されたＡＭ／ＦＭ受信信号を増幅する増幅器や整合回路を組むための裏面パターン１６ｄが形成されている。そして、第２基板１６にアンテナエレメント１０で受信された受信信号が供給されて増幅されるようになる。第２基板１６に組まれている増幅器も低雑音増幅器（ＬＮＡ）とされている。また、第２基板１６の表面には図６に示すように全面アースからなる表面パターン１６ｅが形成されている。なお、第２基板１６は第１基板１５より一回り小さい矩形状に形成されており、その四隅には矩形の切欠１６ｃが形成されていると共にビス孔１６ｂがそれぞれ形成されている。また、第２基板１６のほぼ中央部に挿通孔１６ａが形成されている。ケーブル２０における第２ケーブル２０ｂおよび第３ケーブル２０ｃは第２基板１６の裏面パターン１６ｄにハンダ付けされて接続され、第２ケーブル２０ｂおよび第３ケーブル２０ｃは車体内に引き込まれてＡＭ／ＦＭ放送受信機に導かれている。

このように第２ケーブル２０ｂおよび第３ケーブル２０ｃが接続された第２基板１６を、四隅に形成されたビス孔１６ｂにそれぞれビス２３を挿通してベース金具１８に形成されている第２ボス１８ｄにビス２３をそれぞれ螺着することによりベース金具１８に取り付ける。この場合、第２ボス１８ｄはベース金具１８の上面に立設されて形成されている側壁で囲まれている空間内に形成されていることから、第２基板１６は側壁で囲まれている空間に収納されて表面パターン１６ｅと側壁とでシールドされるようになる。次いで、第１ケーブル２０ａが接続された第１基板１５を、四隅に形成されたビス孔１５ｃにそれぞれビス２２を挿通してベース金具１８に形成されている第１ボス１８ｃにビス２２をそれぞれ螺着することによりベース金具１８に取り付ける。これにより、パッチアンテナ１３が固着されている第１基板１５と第２基板１６とがベース金具１８における収納部１８ａに収納されると共に、第１ケーブル２０ａないし第３ケーブル２０ｃからなるケーブル２０がケーブル収納部１８ｂに収納される。なお、ケーブル２０はベース金具１８の底面に形成されているケーブル引出孔から図１，図２に示すように引き出されるようになる。なお、ケーブル引出孔は筒状に形成されてベース金具１８の底面から下方へ突出するよう形成されている。

次に、矩形の枠状に形成されている樹脂製のホルダ１４をパッチアンテナ１３の上から嵌着して取り付け、さらに、ベース金具１８における２重に形成されている側壁の間の溝内に枠状に形成されているパッキン２４を挿入する。次いで、アンテナカバー１１のインサート金具１２に接続されて延伸されているリード線１２ａをパッチアンテナ１３の挿通孔１３ｃ、第１基板１５の挿通孔１５ａ、第２基板１６の挿通孔１６ａを順次挿通させて、アンテナカバー１１をベース金具１８に被せていく。そして、ベース金具１８の四隅にそれぞれ形成されているビス孔１８ｅにビス２８をそれぞれ挿通させてアンテナカバー１１の下面にビス２８をそれぞれ螺着する。この際に、アンテナカバー１１における下部の側壁が２重に形成されており、内側の側壁の先端が図１，図２に示すようにパッキン２４が挿入されている溝内に侵入してパッキン２４の上面を圧着するようになる。これにより、アンテナカバー１１とベース金具１８とが水密に固着されるようになる。

次に、第２基板１６の挿通孔１６ａに挿通されているリード線１２ａの先端を第２基板１６の裏面パターン１６ｄの信号入力端子にハンダ付けする。このハンダ付けは、ベース金具１８の底面に形成されている開口部から行う。これにより、第２基板１６にアンテナエレメント１０で受信されたＡＭ／ＦＭ受信信号が供給されて増幅されるようになる。
次いで、弾性板からなる仮止フック２５をネジ部２６の上面に取り付け、仮止フック２５の取り付けられたネジ部２６をベース金具１８の底面に形成されている開口部に嵌着する。仮止フック２５の対向する辺からは対面するように折曲された一対の係止片が突出されて形成されており、この係止片の折り返された先端部がネジ部２６の上面に形成されている係止孔にそれぞれ係止されて、仮止フック２５がネジ部２６に取り付けられるようになる。また、係止片の両側に折曲部が一対ずつ形成されており、ネジ部２６をベース金具１８に形成されている開口部に嵌着した際に折曲部が開口部の周縁に弾性的に係合することによりネジ部２６がベース金具１８に仮止めされる。そして、ネジ部２６の周縁に対向するよう形成されている一対のビス孔２６ａにそれぞれビス２７を挿通してベース金具１８に形成されているネジ孔１８ｆにそれぞれ螺着する。これにより、ベース金具１８にネジ部２６が固着されるようになる。

そして、第１ケーブル２０ａないし第３ケーブル２０ｃからなるケーブル２０にケーブルホルダ２０ｄを挿通して、ケーブルホルダ２０ｄをベース金具１８の底面から下方へ突出するよう形成されているケーブル引出孔の先端に嵌挿してカシメ加工する。次いで、エラストマー製の柔軟なベースパッド１７をアンテナカバー１１の下端周縁に嵌挿することにより、本発明にかかる車載用アンテナ１を組み立てることができる。このように組み立てられた車載用アンテナ１におけるネジ部２６を車体のルーフ等に形成された取付孔に挿入して、車体内からネジ部２６にワッシャー付きナット１９を螺着することにより、車載用アンテナ１を車体に取り付けることができる。

本発明にかかる車載用アンテナ１において特徴的な構成について次に説明する。
前述したように、本発明にかかる車載用アンテナ１のように複数のアンテナを備えるアンテナにおいては、例えばパッチアンテナ１３とアンテナエレメント１０およびインサート金具１２との間には、近接して配置されていることから電磁気的に相互結合が生じるようになる。すなわち、パッチアンテナ１３に金属導体物（アンテナエレメント１０およびインサート金具１２）を近接設置させたことになるので、通常はパッチアンテナ１３の放射パターンや電気的特性に影響を及ぼすようになる。本発明の車載用アンテナ１においては次のようにしてパッチアンテナ１３の放射パターンや電気的特性に影響を及ぼすことを解決している。

図７は本発明の車載用アンテナ１におけるパッチアンテナ１３の放射界の概要を示している。パッチアンテナ１３の放射界はパッチアンテナ１３の上方の空間に図示するように形成されるが、パッチアンテナ１３の使用中心周波数の波長をλとした際にパッチアンテナ１３に近接する間隔ｈが、ｈ＜＜λ／４とされている図７に示すエリア１に、金属導体物を配置してもパッチアンテナ１３の放射パターンや電気的特性に影響を及ぼさないことの知見を得た。さらに、パッチアンテナ１３に近接する間隔ｈがｈ＜＜λ／４を満足しない間隔であっても、パッチアンテナ１３の中央部上方におけるＤ＜＜λ／４を満足する幅Ｄの図７に示すエリア２においても、エリア２に金属導体物を配置した際にパッチアンテナ１３の放射パターンや電気的特性に影響を及ぼさないことの知見を得た。

そこで、本発明の車載用アンテナ１においては図８に示すようにパッチアンテナ１３の頭上において間隔ｈがｈ＜＜λ／４を満足する間隔ｈの位置にインサート金具１２が配置されるように、アンテナカバー１１にインサート金具１２が一体成形されている。さらに、インサート金具１２およびインサート金具１２に固着されるアンテナエレメント１０の幅ＤはＤ＜＜λ／４を満足する幅Ｄとされて斜め上方へ延伸されている。これにより、パッチアンテナ１３に金属導体物であるアンテナエレメント１０およびインサート金具１２を近接設置させてもパッチアンテナ１３の放射パターンや電気的特性に影響を及ぼすことを防止することができるようになった。

そこで、本発明にかかる車載用アンテナ１の水平面内指向特性を図１０ないし図１８に示す。なお、車載用アンテナ１への電波到来方向は天頂方向とは限らないことから水平面からの電波到来方向の角度（Elevation Angle）を２０°ないし６０°の５°刻みで設定して水平面内指向特性を測定している。この測定系の概要を図９に示す。図９に示すように本発明にかかる車載用アンテナ１は、車載用アンテナ１の投影面積より遙かに大きい無限大と見なせる円形の地板１００に載置され、地板１００の支持体１０２は回転中心を軸として３６０°水平面内において回転できるようにされている。ＸＭラジオ等の放送衛星を模擬する送信側アンテナ１０１は水平面から天頂方向へ角度θ（Elevation Angle）の位置に配置される。水平面内指向特性は、車載用アンテナ１においてアンテナエレメント１０とインサート金具１２がある場合とない場合との水平面内指向特性を角度θ（Elevation Angle）を同じとして測定しており、ある場合を「Element Exist」として、ない場合を「Element No」として図１０ないし図１８に示している。なお、図９においてはアンテナエレメント１０を省略して示している。

図１０はElevation Angleθ＝２０°とした場合の車載用アンテナ１の水平面内指向特性である。この水平面内指向特性においては、アンテナエレメント１０とインサート金具１２がある場合（Element Exist）の最大ゲインは４．１２ｄＢｉｃ、最小ゲインは０．９１ｄＢｉｃとなり、アンテナエレメント１０とインサート金具１２がない場合（Element No）の最大ゲインは４．７４ｄＢｉｃ、最小ゲインは０．５８ｄＢｉｃとなる。図１０を参照すると、Element Existの場合は平均ゲイン（Ave.）が若干低下するようになるが、軸比（Ripple）は向上するようになり、パッチアンテナ１３はアンテナエレメント１０とインサート金具１２の影響をほとんど受けていない。なお、ｄＢｉｃは円偏波を放射する無指向性アンテナを基準とするアンテナゲインの単位である。

図１１はElevation Angleθ＝２５°とした場合の車載用アンテナ１の水平面内指向特性である。この水平面内指向特性においては、アンテナエレメント１０とインサート金具１２がある場合（Element Exist）の最大ゲインは３．５５ｄＢｉｃ、最小ゲインは０．８５ｄＢｉｃとなり、アンテナエレメント１０とインサート金具１２がない場合（Element No）の最大ゲインは３．８８ｄＢｉｃ、最小ゲインは０．５１ｄＢｉｃとなる。図１１を参照すると、Element Existの場合は平均ゲイン（Ave.）が若干低下するようになるが、軸比（Ripple）は向上するようになり、パッチアンテナ１３はアンテナエレメント１０とインサート金具１２の影響をほとんど受けていない。なお、θ＝２０°の場合と比較して平均ゲイン（Ave.）は若干低下するようになるが、軸比（Ripple）は若干向上するようになる。

図１２はElevation Angleθ＝３０°とした場合の車載用アンテナ１の水平面内指向特性である。この水平面内指向特性においては、アンテナエレメント１０とインサート金具１２がある場合（Element Exist）の最大ゲインは２．５４ｄＢｉｃ、最小ゲインは０．４９ｄＢｉｃとなり、アンテナエレメント１０とインサート金具１２がない場合（Element No）の最大ゲインは２．３８ｄＢｉｃ、最小ゲインは０．０２ｄＢｉｃとなる。図１２を参照すると、Element Existの場合は平均ゲイン（Ave.）が向上するようになると共に、軸比（Ripple）も向上するようになり、パッチアンテナ１３はアンテナエレメント１０とインサート金具１２の影響をほとんど受けていない。なお、θ＝２５°の場合と比較して平均ゲイン（Ave.）は低下するようになるが、軸比（Ripple）はより向上するようになる。

図１３はElevation Angleθ＝３５°とした場合の車載用アンテナ１の水平面内指向特性である。この水平面内指向特性においては、アンテナエレメント１０とインサート金具１２がある場合（Element Exist）の最大ゲインは２．９９ｄＢｉｃ、最小ゲインは０．９０ｄＢｉｃとなり、アンテナエレメント１０とインサート金具１２がない場合（Element No）の最大ゲインは２．７６ｄＢｉｃ、最小ゲインは０．４８ｄＢｉｃとなる。図１３を参照すると、Element Existの場合は平均ゲイン（Ave.）が向上するようになると共に、軸比（Ripple）も向上するようになり、パッチアンテナ１３はアンテナエレメント１０とインサート金具１２の影響をほとんど受けていない。なお、θ＝３０°の場合と比較して平均ゲイン（Ave.）は向上するようになるが、軸比（Ripple）は若干低下するようになる。

図１４はElevation Angleθ＝４０°とした場合の車載用アンテナ１の水平面内指向特性である。この水平面内指向特性においては、アンテナエレメント１０とインサート金具１２がある場合（Element Exist）の最大ゲインは４．１２ｄＢｉｃ、最小ゲインは１．９８ｄＢｉｃとなり、アンテナエレメント１０とインサート金具１２がない場合（Element No）の最大ゲインは４．１２ｄＢｉｃ、最小ゲインは１．４４ｄＢｉｃとなる。図１４を参照すると、Element Existの場合は平均ゲイン（Ave.）が向上するようになると共に、軸比（Ripple）も向上するようになり、パッチアンテナ１３はアンテナエレメント１０とインサート金具１２の影響をほとんど受けていない。なお、θ＝３５°の場合と比較して平均ゲイン（Ave.）は飛躍的に向上するようになるが、軸比（Ripple）は若干低下するようになる。

図１５はElevation Angleθ＝４５°とした場合の車載用アンテナ１の水平面内指向特性である。この水平面内指向特性においては、アンテナエレメント１０とインサート金具１２がある場合（Element Exist）の最大ゲインは３．８３ｄＢｉｃ、最小ゲインは２．１３ｄＢｉｃとなり、アンテナエレメント１０とインサート金具１２がない場合（Element No）の最大ゲインは３．６０ｄＢｉｃ、最小ゲインは１．３７ｄＢｉｃとなる。図１５を参照すると、Element Existの場合は平均ゲイン（Ave.）が向上するようになると共に、軸比（Ripple）も向上するようになり、パッチアンテナ１３はアンテナエレメント１０とインサート金具１２の影響をほとんど受けていない。なお、θ＝３０°の場合と比較して平均ゲイン（Ave.）は若干低下するようになるが、軸比（Ripple）は向上するようになる。

図１６はElevation Angleθ＝５０°とした場合の車載用アンテナ１の水平面内指向特性である。この水平面内指向特性においては、アンテナエレメント１０とインサート金具１２がある場合（Element Exist）の最大ゲインは３．２４ｄＢｉｃ、最小ゲインは２．１１ｄＢｉｃとなり、アンテナエレメント１０とインサート金具１２がない場合（Element No）の最大ゲインは２．８９ｄＢｉｃ、最小ゲインは１．５６ｄＢｉｃとなる。図１６を参照すると、Element Existの場合は平均ゲイン（Ave.）が向上するようになると共に、軸比（Ripple）も向上するようになり、パッチアンテナ１３はアンテナエレメント１０とインサート金具１２の影響をほとんど受けていない。なお、θ＝４５°の場合と比較して平均ゲイン（Ave.）は若干低下するようになるが、軸比（Ripple）は向上するようになる。

図１７はElevation Angleθ＝５５°とした場合の車載用アンテナ１の水平面内指向特性である。この水平面内指向特性においては、アンテナエレメント１０とインサート金具１２がある場合（Element Exist）の最大ゲインは４．２６ｄＢｉｃ、最小ゲインは３．５０ｄＢｉｃとなり、アンテナエレメント１０とインサート金具１２がない場合（Element No）の最大ゲインは４．１８ｄＢｉｃ、最小ゲインは２．９６ｄＢｉｃとなる。図１７を参照すると、Element Existの場合は平均ゲイン（Ave.）が向上するようになると共に、軸比（Ripple）も向上するようになり、パッチアンテナ１３はアンテナエレメント１０とインサート金具１２の影響をほとんど受けていない。なお、θ＝５０°の場合と比較して平均ゲイン（Ave.）は飛躍的に向上すると共に、軸比（Ripple）も向上するようになる。

図１８はElevation Angleθ＝６０°とした場合の車載用アンテナ１の水平面内指向特性である。この水平面内指向特性においては、アンテナエレメント１０とインサート金具１２がある場合（Element Exist）の最大ゲインは４．２３ｄＢｉｃ、最小ゲインは３．３８ｄＢｉｃとなり、アンテナエレメント１０とインサート金具１２がない場合（Element No）の最大ゲインは３．９４ｄＢｉｃ、最小ゲインは２．９４ｄＢｉｃとなる。図１８を参照すると、Element Existの場合は平均ゲイン（Ave.）が向上するようになると共に、軸比（Ripple）も向上するようになり、パッチアンテナ１３はアンテナエレメント１０とインサート金具１２の影響をほとんど受けていない。なお、θ＝５５°の場合と比較して平均ゲイン（Ave.）および軸比（Ripple）はほぼ同等になる。

図１９に示す表は、アンテナエレメント１０とインサート金具１２がある場合（Element Exist）とない場合（Element No）とでElevation Angleθを２０°〜６０°の範囲で変えたときの平均ゲイン（Ave.）および最小ゲイン（Min.）の変化を示す図表である。また、図２０はアンテナエレメント１０とインサート金具１２がある場合（Element Exist）とない場合（Element No）とでElevation Angleθを２０°〜６０°の範囲で変えたときの平均ゲイン（Ave.）の変化を示すグラフであり、図２１はアンテナエレメント１０とインサート金具１２がある場合（Element Exist）とない場合（Element No）とでElevation Angleθを２０°〜６０°の範囲で変えたときの最小ゲイン（Min.）の変化を示すグラフである。
これらの図に示すように、Elevation Angleθが大きくなるにつれて平均ゲイン（Ave.）および最小ゲイン（Min.）が向上する傾向となっている。また、軸比（Ripple）も図１０ないし図１８に示すようにElevation Angleθが大きくなるにつれて良好になる。

以上説明したように、本発明の車載用アンテナ１においては図８に示すようにパッチアンテナ１３の頭上においてｈ＜＜λ／４を満足する間隔ｈの位置にインサート金具１２を配置するようにし、このインサート金具１２にアンテナエレメント１０を固着するようにしている。これにより、パッチアンテナ１３に金属導体物であるアンテナエレメント１０およびインサート金具１２を近接設置させてもパッチアンテナ１３の放射パターンや電気的特性に影響を及ぼすことを防止することができるようになる。

以上の説明ではＸＭラジオ等の衛星放送を受信するパッチアンテナとしたが、本発明はこれに限らず、ＧＰＳや数ＧＨｚ帯のパッチアンテナとすることができる。

本発明の実施例の車載用アンテナの構成を示す側面から見た断面図である。本発明の実施例の車載用アンテナの一部を透明にして示す側面図である。本発明の実施例の車載用アンテナの分解組立図である。本発明の実施例の車載用アンテナにおける第１基板の構成を示す図である。本発明の実施例の車載用アンテナにおける第２基板の裏面の構成を示す図である。本発明の実施例の車載用アンテナにおける第２基板の表面の構成を示す図である。本発明の車載用アンテナの特徴的な構成を説明するためのパッチアンテナの放射界の概要を示す図である。本発明の車載用アンテナにおいて特徴的なインサート金具およびアンテナエレメントの配置を説明するための図である。本発明にかかる車載用アンテナの水平面内指向特性を測定する測定系の概要を示す図である。本発明にかかる車載用アンテナにおいてElevation Angleθ＝２０°の水平面内指向特性を示す図である。本発明にかかる車載用アンテナにおいてElevation Angleθ＝２５°の水平面内指向特性を示す図である。本発明にかかる車載用アンテナにおいてElevation Angleθ＝３０°の水平面内指向特性を示す図である。本発明にかかる車載用アンテナにおいてElevation Angleθ＝３５°の水平面内指向特性を示す図である。本発明にかかる車載用アンテナにおいてElevation Angleθ＝４０°の水平面内指向特性を示す図である。本発明にかかる車載用アンテナにおいてElevation Angleθ＝４５°の水平面内指向特性を示す図である。本発明にかかる車載用アンテナにおいてElevation Angleθ＝５０°の水平面内指向特性を示す図である。本発明にかかる車載用アンテナにおいてElevation Angleθ＝５５°の水平面内指向特性を示す図である。本発明にかかる車載用アンテナにおいてElevation Angleθ＝６０°の水平面内指向特性を示す図である。本発明にかかる車載用アンテナにおいてElevation Angleθを２０°〜６０°の範囲で変えたときの平均ゲイン（Ave.）および最小ゲイン（Min.）の変化を示す図表である。本発明にかかる車載用アンテナにおいてElevation Angleθを２０°〜６０°の範囲で変えたときの平均ゲイン（Ave.）の変化を示すグラフである。本発明にかかる車載用アンテナにおいてElevation Angleθを２０°〜６０°の範囲で変えたときの最小ゲイン（Min.）の変化を示すグラフである。

符号の説明

１車載用アンテナ、１０アンテナエレメント、１０ａ連結金具、１１アンテナカバー、１２インサート金具、１２ａリード線、１３パッチアンテナ、１３ａ給電ピン、１３ｂ嵌挿孔、１３ｃ挿通孔、１４ホルダ、１５第１基板、１５ａ挿通孔、１５ｂ嵌挿孔、１５ｃビス孔、１５ｄ裏面パターン、１６第２基板、１６ａ挿通孔、１６ｂビス孔、１６ｃ切欠、１６ｄ裏面パターン、１６ｅ表面パターン、１７ベースパッド、１８ベース金具、１８ａ収納部、１８ｂケーブル収納部、１８ｃボス、１８ｄボス、１８ｅビス孔、１８ｆネジ孔、１９ワッシャー付きナット、２０ケーブル、２０ａ第１ケーブル、２０ｂ第２ケーブル、２０ｃ第３ケーブル、２０ｄケーブルホルダ、２１両面テープ、２２ビス、２３ビス、２４パッキン、２５仮止フック、２６ネジ部、２６ａビス孔、２７ビス、２８ビス、１００地板、１０１送信側アンテナ、１０２支持体

Claims

下端に連結金具を備えるアンテナエレメントと、
該アンテナエレメントの前記連結金具が着脱自在に固着されるインサート金具が上部に一体に成形され、下面が開放されて内部に収納空間が形成されている絶縁性のアンテナカバーと、
該アンテナカバーの下面を塞ぐように固着されているベース金具と、
該ベース金具の上面に固着されることにより前記アンテナカバーの収納空間に収納され、前記アンテナエレメントで受信された信号を扱う高周波回路が組まれた第１基板と、
該第１基板の上に積み重ねられて前記ベース金具に固着されることにより前記アンテナカバーの収納空間に収納され、上面に固着されているパッチアンテナで受信された信号を扱う高周波回路が組まれた第２基板とを備え、
前記アンテナエレメントの信号を導く前記インサート金具に一端が接続されているリード線の他端が、前記パッチアンテナおよび前記第２基板のほぼ中央を貫通して前記第１基板に接続されていると共に、前記インサート金具が前記パッチアンテナの放射パターンに影響を与えない前記パッチアンテナの頭上のエリア内に配置されていることを特徴とする車載用アンテナ。
前記パッチアンテナの使用中心周波数をλとした時に、前記インサート金具の大きさＤが、Ｄ＜＜λ／４とされて前記パッチアンテナの中央部上に配置されていることを特徴とする請求項１記載の自動車用アンテナ。
前記パッチアンテナの使用中心周波数をλとした時に、前記インサート金具と前記パッチアンテナとの間隔ｈが、ｈ＜＜λ／４とされて配置されていることを特徴とする請求項１記載の車載用アンテナ。
前記第２基板は前記ベース金具に立設して形成されている側壁部で囲まれる空間に固着されていると共に、前記第２基板における前記第１基板側の面が全面アースに形成されていることにより前記第２基板がシールドされていることを特徴とする請求項１記載の車載用アンテナ。