JP2006352830A - 車載統合アンテナ装置の搭載構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車室内近距離無線通信用アンテナのアンテナ性能を適切に確保すると共に、車室内近距離無線通信用アンテナの搭載態様について標準化を図り、開発工数や設計工数の増加及びコストアップを未然に回避する。
【解決手段】天頂方向に指向性を有するＧＰＳ用アンテナ２と水平方向に指向性を有するＢＴ通信用アンテナ３とが一体化され、ＢＴ通信用アンテナ３が水平方向として車室内方向に指向性を有するようにインストルメントパネルの下方に搭載される。近接する金属部品による影響を避けてＢＴ通信用アンテナ３のアンテナ性能を適切に確保できると共に、ＢＴ通信用アンテナ３の搭載態様がＧＰＳ用アンテナ２の搭載態様に依存されてＢＴ通信用アンテナ３が搭載される態様について標準化を図ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、天頂方向に指向性を有するＧＰＳ用アンテナと水平方向に指向性を有する車室内近距離無線通信用アンテナとを備えてなる車載統合アンテナ装置が車両に搭載される車載統合アンテナ装置の搭載構造に関する。

車室内近距離無線通信用アンテナとして、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）（以下、ＢＴと称する）通信に供されるＢＴ通信用アンテナがある。ところで、車室内におけるＢＴ通信システムでは、ＢＴ通信用アンテナとＢＴモジュール（高周波部、信号処理部及び電源部）とが同一基板上に実装されることにより、それらＢＴ通信用アンテナとＢＴモジュールとがＢＴサブアッセンブリの態様により車載ディスプレイに搭載される構成が実用化されている。また、車載ディスプレイが搭載されていない車両用として、ＢＴ通信用アンテナとＢＴモジュールとが別体化され、ＢＴ通信用アンテナのみがアンテナ性能を適切に確保するために意匠面パネルの裏側に配置される構成も実用化されている。

このようにＢＴ通信用アンテナが搭載される態様としては、車載ディスプレイが搭載されているか否かに応じて異なるものであるが、実際にはアンテナ性能を適切に確保するために、ＢＴ通信用アンテナに近接する金属部品による影響を避ける必要があり、車種毎の車載機器の形状や内蔵物の形状または材質の相違によっても異なり、ＢＴ通信用アンテナが搭載される態様が車種毎に相違しているのが実情である。

ところが、近年の例えばハンズフリーシステムに代表される車室内での近距離無線通信の需要を考慮すると、ＢＴ通信用アンテナが搭載される態様が車種毎に相違しているという実情は開発工数や設計工数の増加及びコストアップの要因となるものであり、解決策が望まれるものである。一方、下記の特許文献１には、タッチパネルの上部電極基板にマイクロストリップアンテナが形成されている構成が記載されている。
特開２００３−２８０８１５号公報

しかしながら、上記した特許文献１に記載されているものでは、上記した開発工数や設計工数の増加及びコストアップという問題を解決するまでには至っていない。

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、車室内近距離無線通信用アンテナのアンテナ性能を適切に確保することができると共に、車室内近距離無線通信用アンテナの搭載態様について標準化を図ることができ、開発工数や設計工数の増加及びコストアップを未然に回避することができる車載統合アンテナ装置の搭載構造を提供することにある。

請求項１に記載した発明によれば、車載統合アンテナ装置として天頂方向に指向性を有するＧＰＳ用アンテナと水平方向に指向性を有する車室内近距離無線通信用アンテナとが一体化されると共に、車室内近距離無線通信用アンテナのエレメントがＧＰＳ用アンテナのアンテナ地板と一体成形により構成され、車室内近距離無線通信用アンテナが水平方向として車室内方向に指向性を有するように車載統合アンテナ装置が非金属材からなり且つ金属部品が近接しないインストルメントパネルの下方または上方に搭載されている。

これにより、車載統合アンテナ装置が搭載されているインストルメントパネルの下方または上方に近接する金属部品が存在しないことから、近接する金属部品による影響を避けることにより、車室内近距離無線通信用アンテナのアンテナ性能を適切に確保することができると共に、車室内近距離無線通信用アンテナの搭載態様をＧＰＳ用アンテナの搭載態様に依存させることにより、車室内近距離無線通信用アンテナの搭載態様について標準化を図ることができ、開発工数や設計工数の増加及びコストアップを未然に回避することができる。

また、この場合、ＧＰＳ用アンテナの指向性が天頂方向であると共に車室内近距離無線通信用アンテナの指向性が水平方向であることから、アンテナ間のアイソレーションを適切に確保することもできる。さらに、車室内近距離無線通信用アンテナのエレメントがＧＰＳ用アンテナのアンテナ地板と一体成形により構成されていることから、車室内近距離無線通信用アンテナのエレメントをＧＰＳ用アンテナのアンテナ地板との一体成形により容易に実現することができる。

請求項２に記載した発明によれば、車室内近距離無線通信用アンテナのエレメントが車室内方向に略水平な水平辺部と車室内方向に略垂直な垂直辺部とを有する形状に形成されているので、水平偏波と垂直偏波との双方を適切に送受信することができ、車室内近距離無線通信用アンテナのアンテナ性能をより適切に確保することができる。

請求項３に記載した発明によれば、車室内近距離無線通信用アンテナのエレメントがアンテナ地板のグランド面から立上るように形成されているので、装置全体として水平方向に小型化を図ることができる。

請求項４に記載した発明によれば、アンテナ地板にあって車室内近距離無線通信用アンテナのエレメントの水平辺部の下方が削除されているので、その車室内近距離無線通信用アンテナのエレメントの水平辺部の下方に位置するアンテナ地板が陰となって車室内近距離無線通信用アンテナのアンテナ性能が低下してしまうことを未然に回避することができる。

請求項５に記載した発明によれば、アンテナ地板の削除部分の下方が非金属材からなるブラケットの一部で塞がれるように車載統合アンテナ装置がブラケットに取付けられて車載統合アンテナ装置がインストルメントパネルの下方または上方に搭載されているので、アンテナ地板の削除部分から装置内部に異物が侵入してしまうことを未然に回避することができる。

請求項６に記載した発明によれば、車室内近距離無線通信用アンテナが車室内側に配置されると共にＧＰＳ用アンテナが車室外側に配置されるように車載統合アンテナ装置がインストルメントパネルの下方または上方に搭載されているので、車室内近距離無線通信用アンテナが車室内側により近い位置に搭載されることにより、車室内近距離無線通信用アンテナと車室内に存在する通信相手の機器（例えばナビゲーション装置や近距離無線通信機など）との距離を可能な限りで短くすることができ、車室内近距離無線通信用アンテナ
のアンテナ性能をより適切に確保することができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明を、車室内近距離無線通信用アンテナとしてＢＴ通信用アンテナを適用した第１の実施形態について、図１ないし図３を参照して説明する。尚、ここでは、インストルメントパネルの下方または上方に近接する金属部品が存在しないことを前提として説明する。図２は、車両に取付けられていない態様の車載統合アンテナ装置の外観斜視図を示している。

車載統合アンテナ装置１は、ＧＰＳ用アンテナ２とＢＴ通信用アンテナ３とを備えて構成されている。ＧＰＳ用アンテナ２は、高周波損失が小さい例えばセラミックス材や樹脂材からなる誘電体４がプリント配線基板５の表面５ａ側に配置されると共に平板状のエレメント６が上記した誘電体４上に配置されて構成されている。プリント配線基板５の裏面５ｂ側には受信回路を構成する電子部品（例えばローノイズアンプなど）が実装されており、それら電子部品が矩形形状のシールドケース７により覆われている。そして、これらエレメント６、誘電体４、プリント配線基板５及びシールドケース７が一体的に金属材からなるアンテナ地板８の略中央部分に配置されている。このように構成されてなるＧＰＳ用アンテナ２は、天頂方向に指向性を有している。

一方、ＢＴ通信用アンテナ３は、そのエレメント９がアンテナ地板８と一体成形により構成されている。具体的に説明すると、ＢＴ通信用アンテナ３のエレメント９は、アンテナ地板８のグランド面８ａから立上っており、アンテナ地板８のグランド面８ａに対して略水平な水平辺部１０ａ〜１０ｃとアンテナ地板８のグランド面８ａに対して略垂直な垂直辺部１１ａ，１１ｂとを有する形状に構成されており、その全長（一端部９ａから他端部９ｂまでの長さ）がＢＴ通信に供される電波の１波長の「１／２」にＮ（Ｎは整数）を乗じた長さと略等しくなっている。また、エレメント９の他端部９ｂは、上記したプリント配線基板５にはんだ付けされている。この場合、水平辺部１０ａ〜１０ｃが水平偏波の電波を送受信する部分として機能し、垂直辺部１１ａ，１１ｂが垂直偏波の電波を送受信する部分として機能する。このように構成されてなるＢＴ通信用アンテナ３は、水平方向に指向性を有している。

アンテナ地板８は、ＢＴ通信用アンテナ３のエレメント９の水平辺部１０ａ〜１０ｃの下方に位置する２箇所が削除された形状に形成されており、それら削除部分の間の残留部分にはアンテナ地板８が樹脂材（非金属材）からなるブラケット１２に取付けられたときに当該ブラケット１２の爪部（図示せず）に引掛けられる引掛穴部１３が形成されている。

同軸ケーブル１４は、ＧＰＳ用同軸ケーブルとＢＴ通信用同軸ケーブルとを兼用するもので、コネクタ１５を介して例えば車室内に搭載されているナビゲーション装置（図示せず）やＢＴ無線機（図示せず）に接続可能となっている。同軸ケーブル１４の内側導体は、上記した受信回路を構成する電子部品に接続されていると共にプリント配線基板５を介してＢＴ通信用アンテナ３のエレメント９の他端部９ｂにも接続されており、受信回路を構成する電子部品が同軸ケーブル１４を介して給電される共にＢＴ通信用アンテナ３のエレメント９が同軸ケーブル１４を介して給電されるようになっている。

これらＧＰＳ用アンテナ２及びＢＴ通信用アンテナ３は、ＧＰＳ電波の周波数帯域及びＢＴ電波の周波数帯域にて低損失な樹脂材からなるレドーム１６に覆われることにより、外部から機械的に保護されると共に電気的に絶縁されている。尚、アンテナ地板８は、ＧＰＳ用アンテナ２のアンテナ性能を十分に確保することを目的として十分な大きさを有する形状に形成されていることから、レドーム１６のサイズよりも大きくなっている。

そして、このようにＧＰＳ用アンテナ２とＢＴ通信用アンテナ３とが一体化されてなる車載統合アンテナ装置１は、図１に示すように、ＧＰＳ用アンテナ２及びＢＴ通信用アンテナ３がレドーム１６に覆われた態様でブラケット１２に取付けられ、ＢＴ通信用アンテナ３が有する水平方向の指向性が車室内方向（車両後方）となるように、つまり、ＢＴ通信用アンテナ３が車室内方向に指向性を有するように樹脂材（非金属材）からなるインストルメントパネル（図示せず）の下方に搭載される。また、このとき、ＢＴ通信用アンテナ３が車室内側に配置されると共にＧＰＳ用アンテナ２が車室外側に配置されるようにインストルメントパネルの下方に搭載される。

さて、発明者らは、ＢＴ通信用アンテナ３について、エレメント９の水平辺部１０ａ〜１０ｃの下方に位置する２箇所を削除した場合と削除しなかった場合との指向性パターンについて測定した。図３は、その測定結果を示しており、図３から明らかなように、エレメント９の水平辺部１０ａ〜１０ｃの下方に位置する２箇所を削除した場合の方が削除しなかった場合よりも車室内方向の利得が向上しており、エレメント９の水平辺部１０ａ〜１０ｃの下方に位置する２箇所を削除したことにより、ＢＴ通信用アンテナ３のアンテナ性能を適切に確保することができる。

以上に説明したように第１の実施形態によれば、天頂方向に指向性を有するＧＰＳ用アンテナ２と水平方向に指向性を有するＢＴ通信用アンテナ３とが一体化され、ＢＴ通信用アンテナ３が水平方向として車室内方向に指向性を有するようにインストルメントパネルの下方に搭載されるように構成したので、インストルメントパネルの下方に近接する金属部品が存在しないことから、近接する金属部品による影響を避けることにより、ＢＴ通信用アンテナ３のアンテナ性能を適切に確保することができると共に、ＢＴ通信用アンテナ３の搭載態様をＧＰＳ用アンテナ２の搭載態様に依存させることにより、ＢＴ通信用アンテナ３の搭載態様について標準化を図ることができ、開発工数や設計工数の増加及びコストアップを未然に回避することができる。

また、ＧＰＳ用アンテナ２の指向性が天頂方向であると共にＢＴ通信用アンテナ３の指向性が水平方向であるので、ＧＰＳ用アンテナ２とＢＴ通信用アンテナ３との間のアイソレーションを適切に確保することもできる。また、ＢＴ通信用アンテナ３のエレメント９がＧＰＳ用アンテナ２のアンテナ地板８を構成するアンテナ地板と一体成形により構成したので、ＢＴ通信用アンテナ３のエレメント９を容易に実現することができる。

また、ＢＴ通信用アンテナ３のエレメント９が水平辺部１０ａ〜１０ｃと垂直辺部１１ａ，１１ｂとを有する形状に形成したので、水平偏波と垂直偏波との双方を適切に送受信することができ、ＢＴ通信用アンテナ３のアンテナ性能をより適切に確保することができる。また、ＢＴ通信用アンテナ３のエレメント９をアンテナ地板８のグランド面８ａから立上るように形成したので、装置全体として水平方向に小型化を図ることができる。

また、アンテナ地板８にあってＢＴ通信用アンテナ３のエレメント９の水平辺部１０ａ〜１０ｃの下方を削除したので、そのＢＴ通信用アンテナ３のエレメント９の水平辺部１０ａ〜１０ｃの下方に位置するアンテナ地板８が陰となってＢＴ通信用アンテナ３のアンテナ性能が低下してしまうことを未然に回避することができる。また、そのアンテナ地板８の削除部分の下方がブラケット１２で塞がれるようにブラケット１２に取付けられてインストルメントパネルの下方に搭載されるように構成したので、アンテナ地板８の削除部分から装置内部に異物が侵入してしまうことを未然に回避することができる。

また、ＢＴ通信用アンテナ３が車室内側に配置されると共にＧＰＳ用アンテナ２が車室外側に配置されるようにインストルメントパネルの下方に搭載されるように構成したので、ＢＴ通信用アンテナ３と車室内のナビゲーション装置やＢＴ無線機との距離を可能な限りで短くすることができ、ＢＴ通信用アンテナ３のアンテナ性能をより適切に確保することができる。

また、ＧＰＳ用アンテナ２の搭載態様としてはインストルメントパネルの下方に搭載するという従来の態様から変更されることがないので、小規模な変更により実現することができる。さらに、ＢＴ通信用アンテナが意匠面パネルの裏側に配置される構成と比較すると、樹脂が近接することがないので、樹脂が誘電体として作用して波長短縮効果が発生することを未然に回避することをもでき、ＢＴ通信用アンテナ３のアンテナ性能に影響が及ぼされてしまうことを未然に回避することをもできる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について、図４ないし図６を参照して説明する。尚、上記した第１の実施形態と同一部分については説明を省略し、異なる部分について説明する。この第２の実施形態では、ＢＴ通信用アンテナがアンテナ地板から水平方向に突出するように形成されている。

すなわち、車載統合アンテナ装置２１において、ＢＴ通信用アンテナ２２は、そのエレメント２３がアンテナ地板２４と一体成形により構成されている。この場合も、ＢＴ通信用アンテナ２２のエレメント２３は、アンテナ地板２４のグランド面２４ａに対して略水平な水平辺部２５ａ〜２５ｃとアンテナ地板２４のグランド面２４ａに対して略垂直な垂直辺部２６ａ，２６ｂとを有する形状に構成されており、その全長（一端部２３ａから他端部２３ｂまでの長さ）がＢＴ通信に供される電波の１波長の「１／２」にＮ（Ｎは整数）を乗じた長さと略等しくなっている。尚、ＢＴ通信用アンテナ２２のエレメント２３は、金属板が図５に示す形状に切削された後に、その屈曲形状に切削されている線状部分の２箇所（図５中「Ｐ−Ｐ´」，「Ｑ−Ｑ´」参照）が折り曲げ加工されることにより形成されている。

この場合、ＧＰＳ用アンテナ２は、ＧＰＳ用同軸ケーブル２７に接続されているＧＰＳ用コネクタ２８を介して車室内に搭載されている例えばナビゲーション装置（図示せず）に接続可能となっており、ＢＴ通信用アンテナ２２は、ＢＴ通信用同軸ケーブル２９に接続されているＢＴ通信用コネクタ３０を介して例えば車室内に搭載されているＢＴ無線機（図示せず）やナビゲーション装置（図示せず）に接続可能となっている。そして、ＢＴ通信用同軸ケーブル２９の内側導体２９ａがエレメント２３の他端部２３ｂに接続されていることにより、エレメント２３がＢＴ通信用同軸ケーブル２９を介して給電されるようになっている。また、ＢＴ通信用同軸ケーブル２９の外側導体２９ｂはアンテナ地板２４に接続されている。

これらＧＰＳ用アンテナ２及びＢＴ通信用アンテナ２２は、ＧＰＳ電波の周波数帯域及びＢＴ電波の周波数帯域にて低損失な樹脂材からなるレドーム３１に覆われることにより、外部から機械的に保護されると共に電気的に絶縁されている。尚、アンテナ地板８は、ＧＰＳ用アンテナ２のアンテナ性能を十分に確保することを目的として十分な大きさを有する形状に形成されていることから、その端側がレドーム１５から突出されている。

そして、このようにＧＰＳ用アンテナ２とＢＴ通信用アンテナ２２とが一体化されてなる車載統合アンテナ装置２１も、図６に示すように、ＢＴ通信用アンテナ２２が有する水平方向の指向性が車室内方向となるように、つまり、ＢＴ通信用アンテナ２２が車室内方向に指向性を有するように樹脂材からなるインストルメントパネル３２の下方に搭載される。また、このときも、ＢＴ通信用アンテナ２２が車室内側に配置されると共にＧＰＳ用アンテナ２が車室外側に配置されるようにインストルメントパネル３２の下方に搭載される。

以上に説明したように第２の実施形態によれば、天頂方向に指向性を有するＧＰＳ用アンテナ２と水平方向に指向性を有するＢＴ通信用アンテナ２２とが一体化され、ＢＴ通信用アンテナ２２が水平方向として車室内方向に指向性を有するようにインストルメントパネル３２の下方に搭載されるように構成したので、上記した第１の実施形態に記載したものと同様にして、インストルメントパネル３２の下方に近接する金属部品が存在しないことから、近接する金属部品による影響を避けることにより、ＢＴ通信用アンテナ２２のアンテナ性能を適切に確保することができると共に、ＢＴ通信用アンテナ２２の搭載態様をＧＰＳ用アンテナ２の搭載態様に依存させることにより、ＢＴ通信用アンテナ２２の搭載態様について標準化を図ることができ、開発工数や設計工数の増加及びコストアップを未然に回避することができる。

（その他の実施形態）
本発明は、上記した実施形態にのみ限定されるものではなく、以下のように変形または拡張することができる。
車載統合アンテナ装置がインストルメントパネルの下方に搭載される構成に限らず、金属部品による影響がなければ、車載統合アンテナ装置がインストルメントパネルの上方に搭載される構成であっても良い。
車室内近距離無線通信用アンテナは、ＢＴ通信に供されるＢＴ通信用アンテナに限らず、無線ＬＡＮに供される無線ＬＡＮ用アンテナであっても良いし、赤外線通信に供される赤外線通信用アンテナであっても良い。

車両に搭載されているナビゲーション装置やＢＴ無線機との間の車室内近距離無線通信に適用される構成に限らず、例えばユーザにより車室内に持ち込まれた携帯電話機や携帯端末との間の車室内近距離無線通信に適用される構成であっても良い。
第１の実施形態において、アンテナ地板がブラケットに対して固定される機構が他の部位に設けられることにより、アンテナ地板にあってＢＴ通信用アンテナのエレメントの水平辺部の下方に位置する全体が削除されている構成であっても良い。

本発明の第１の実施形態を示すもので、車載統合アンテナ装置がブラケットに取付けられている態様を示す斜視図 車載統合アンテナ装置がブラケットに取付けられていない態様を示す斜視図 ＢＴ通信用アンテナの指向性パターンを示す図 本発明の第２の実施形態を示す斜視図 ＢＴ通信用アンテナを成形する前の金属板の平面図 車載統合アンテナ装置が車両に搭載されている態様を概略的に示す図

符号の説明

図面中、１は車載統合アンテナ装置、２はＧＰＳ用アンテナ、３はＢＴ通信用アンテナ３（車室内近距離無線通信用アンテナ）、８はアンテナ地板、９はエレメント、１０ａ〜１０ｃは水平辺部、１１ａ，１１ｂは垂直辺部、１２はブラケット、２１は車載統合アンテナ装置、２２はＢＴ通信用アンテナ３（車室内近距離無線通信用アンテナ）、２３はエレメント、２４はアンテナ地板、２５ａ〜２５ｃは水平辺部、２６ａ，２６ｂは垂直辺部、３２はインストルメントパネルである。

Claims (6)

1. 天頂方向に指向性を有するＧＰＳ用アンテナと水平方向に指向性を有する車室内近距離無線通信用アンテナとを備えてなる車載統合アンテナ装置が車両に搭載される車載統合アンテナ装置の搭載構造であって、
   前記ＧＰＳ用アンテナと前記車室内近距離無線通信用アンテナとが一体化されると共に、前記車室内近距離無線通信用アンテナのエレメントが前記ＧＰＳ用アンテナのアンテナ地板と一体成形により構成され、前記車室内近距離無線通信用アンテナが水平方向として車室内方向に指向性を有するように前記車載統合アンテナ装置が非金属材からなり且つ金属部品が近接しないインストルメントパネルの下方または上方に搭載されていることを特徴とする車載統合アンテナ装置の搭載構造。
2. 請求項１に記載した車載統合アンテナ装置の搭載構造において、
   前記車室内近距離無線通信用アンテナのエレメントが車室内方向に略水平な水平辺部と車室内方向に略垂直な垂直辺部とを有する形状に形成されていることを特徴とする車載統合アンテナ装置の搭載構造。
3. 請求項１または２に記載した車載統合アンテナ装置の搭載構造において、
   前記車室内近距離無線通信用アンテナのエレメントが前記アンテナ地板のグランド面から立上るように形成されていることを特徴とする車載統合アンテナ装置の搭載構造。
4. 請求項３に記載した車載統合アンテナ装置の搭載構造において、
   前記アンテナ地板にあって前記車室内近距離無線通信用アンテナのエレメントの水平辺部の下方が削除されていることを特徴とする車載統合アンテナ装置の搭載構造。
5. 請求項４に記載した車載統合アンテナ装置の搭載構造において、
   前記アンテナ地板の削除部分の下方が非金属材からなるブラケットの一部で塞がれるように前記車載統合アンテナ装置が前記ブラケットに取付けられて前記インストルメントパネルの下方または上方に搭載されていることを特徴とする車載統合アンテナ装置の搭載構造。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載した車載統合アンテナ装置の搭載構造において、
   前記車室内近距離無線通信用アンテナが車室内側に配置されると共に前記ＧＰＳ用アンテナが車室外側に配置されるように前記車載統合アンテナ装置が前記インストルメントパネルの下方または上方に搭載されていることを特徴とする車載統合アンテナ装置の搭載構造。

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