JP2007013857A - Planar antenna system - Google Patents

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Yukio Otaki
幸夫 大滝
Masahiko Hikasa
昌彦 日笠
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a planar antenna system which can be manufactured at low cost and can also be easily small-sized. <P>SOLUTION: A planar antenna unit comprises: a capacitor electrode part 8 approximately orthogonally extending from an outer edge of a radiation conductor layer 7; a ground conductor layer 10 provided on an upper surface of a circuit board 5 and facing the radiation conductor layer 7 at a predetermined interval therebetween; a metal case 2 including an upper opening 2a exposing the radiation conductor layer 7 and electrically connected with the ground conductor layer 10; and a resin case 3 assembled in the metal case 2 for closing the upper opening 2a. The radiation conductor layer 7, the circuit board 5 and the like are housed and held inside a housing 1 formed from the metal case 2 and the resin case 3, and a side wall part 2b of the metal case 2 electrically operating as a ground is disposed outside the capacitor electrode part 8 so as to face the capacitor electrode part so that the side wall part 2b and the capacitor electrode part 8 are capacitively coupled. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明はパッチアンテナ構造の小型の平面アンテナ装置に係り、特に、車載用として好適な平面アンテナ装置に関する。   The present invention relates to a small planar antenna device having a patch antenna structure, and more particularly to a planar antenna device suitable for in-vehicle use.

近年、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)用アンテナ等の車載用小型アンテナ装置の需要が急速に高まっている。この種のアンテナ装置としては、ETCやGPSで使用される円偏波に対応させることが容易なパッチアンテナ構造の平面アンテナ装置が広く採用されている。   In recent years, the demand for on-vehicle small antenna devices such as antennas for ETC (automatic toll collection system) and antennas for GPS (global positioning system) is rapidly increasing. As this type of antenna device, a flat antenna device having a patch antenna structure that can easily cope with circular polarization used in ETC and GPS is widely used.

車載用として公知な従来の平面アンテナ装置は、一般的に、上面に放射導体層を設けた誘電体基板と、この誘電体基板が搭載される上面側に接地導体層を設けて下面側に電子回路部を配設した回路基板と、この回路基板に取り付けられて電子回路部を覆う金属板製のシールドケースとを備えており、誘電体基板および回路基板を貫通する給電ピンによって放射導体層と電子回路部とが電気的に接続されている(例えば、特許文献1参照)。かかる従来の平面アンテナ装置は、電子回路部が同軸ケーブル等を介して外部回路と電気的に接続されているので、給電ピンによる給電によって放射導体層を励振することにより、所定周波数帯の円偏波あるいは直線偏波の受信や送信が行えるようになっている。また、電子回路部がシールドケースに覆われて電磁的にシールドされているため、不所望な外来電波によるノイズの影響を受けにくくなっており、この電子回路部に低雑音増幅回路を設ければGPS等における微弱電波の受信に好適となる。さらに、放射導体層と接地導体層との間に誘電体基板が介在する構成になっていることから、この誘電体基板の波長短縮効果によって小型化が促進しやすくなっている。
特開2004−88444号公報(第2−3頁、図5)
Conventional planar antenna devices known for in-vehicle use generally have a dielectric substrate having a radiating conductor layer on the upper surface, and a ground conductor layer on the upper surface side on which the dielectric substrate is mounted, and electrons on the lower surface side. A circuit board provided with a circuit part; and a shield case made of a metal plate attached to the circuit board and covering the electronic circuit part. The electronic circuit unit is electrically connected (see, for example, Patent Document 1). In such a conventional planar antenna device, since the electronic circuit portion is electrically connected to an external circuit via a coaxial cable or the like, a circular deviation of a predetermined frequency band is obtained by exciting the radiating conductor layer by feeding with a feeding pin. Waves or linearly polarized waves can be received and transmitted. In addition, since the electronic circuit section is covered with a shield case and electromagnetically shielded, it is less susceptible to noise from undesired external radio waves. If this electronic circuit section is provided with a low-noise amplification circuit, It is suitable for reception of weak radio waves in GPS or the like. Further, since the dielectric substrate is interposed between the radiating conductor layer and the ground conductor layer, downsizing is easily promoted by the wavelength shortening effect of the dielectric substrate.
Japanese Patent Laying-Open No. 2004-88444 (page 2-3, FIG. 5)

ところで、前述した従来の平面アンテナ装置では、小型化を図るために放射導体層と接地導体層との間に比較的高価な誘電体基板を介在させているため、部品コストが嵩んで安価に製造することが困難であるという問題があった。また、この種の平面アンテナ装置は車室内に設置して使用されることが多く、小型化が不十分であると、設置場所が限定されて邪魔になったり搭乗者の視界を妨げる虞があるため、一層の小型化が要望されている。   By the way, in the conventional planar antenna device described above, a relatively expensive dielectric substrate is interposed between the radiating conductor layer and the ground conductor layer in order to reduce the size. There was a problem that it was difficult to do. In addition, this type of planar antenna device is often used by being installed in a passenger compartment, and if the size is insufficient, the installation location may be limited and may interfere with the view of the passenger. Therefore, further miniaturization is demanded.

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、安価に製造でき小型化も容易な平面アンテナ装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such a state of the art, and an object of the present invention is to provide a planar antenna device that can be manufactured at low cost and can be easily downsized.

上記の目的を達成するため、本発明による平面アンテナ装置では、平板状の放射導体層と、この放射導体層の外縁部に連続する金属片で該放射導体層に対して略直角に配置されたコンデンサ電極部と、前記放射導体層と所定の間隔を存して対向する接地導体層と、前記放射導体層を臨出させる上部開口を有して前記接地導体層と電気的に接続された金属ケースと、この金属ケースに組み付けられて少なくとも前記上部開口を蓋閉する樹脂ケースとを備え、前記金属ケースおよび前記樹脂ケースによって形成される筐体の内部に前記放射導体層と前記接地導体層を収納保持すると共に、前記金属ケースの側壁部を前記コンデンサ電極部の外方に配置して対向させることにより、該側壁部と該コンデンサ電極部とを容量結合させる構成とした。   In order to achieve the above object, in the planar antenna device according to the present invention, a flat radiating conductor layer and a metal piece continuous to the outer edge of the radiating conductor layer are arranged substantially at right angles to the radiating conductor layer. A metal electrically connected to the ground conductor layer having a capacitor electrode portion, a ground conductor layer facing the radiation conductor layer with a predetermined gap, and an upper opening projecting the radiation conductor layer A case and a resin case that is assembled to the metal case and closes at least the upper opening, and the radiation conductor layer and the ground conductor layer are disposed inside a housing formed by the metal case and the resin case. While storing and holding, the side wall portion of the metal case is disposed outside the capacitor electrode portion so as to face each other, thereby capacitively coupling the side wall portion and the capacitor electrode portion.

このように構成された平面アンテナ装置は、放射導体層の外縁部から略直角にに延出するコンデンサ電極部と、電気的にグラウンドとして動作する金属ケースの側壁部とを容量結合させることによって、放射導体層の共振周波数を下げることができるので、所望の周波数で共振する放射導体層の小型化が容易に促進できる。また、レドームとして機能する樹脂ケースが放射導体層を覆っているため、この樹脂ケースによる波長短縮効果も利用できる。したがって、この平面アンテナ装置は小型化に極めて有利であり、高価な誘電体基板は不要となる。   The planar antenna device configured in this manner capacitively couples the capacitor electrode portion extending substantially at right angles from the outer edge portion of the radiation conductor layer and the side wall portion of the metal case that operates as an electrical ground, Since the resonance frequency of the radiation conductor layer can be lowered, it is possible to easily promote downsizing of the radiation conductor layer that resonates at a desired frequency. Further, since the resin case functioning as a radome covers the radiation conductor layer, the wavelength shortening effect by this resin case can also be used. Therefore, this planar antenna device is extremely advantageous for miniaturization, and an expensive dielectric substrate is not required.

上記の構成に加えて、片面に接地導体層を設けて他面に電子回路部を設けた回路基板を備えていると、放射導体層の給電点と回路基板の電子回路部とを給電導体で連結するという信頼性の高い給電構造が採用できると共に、電子回路部を金属ケースによって電磁的にシールドすることができるため好ましい。   In addition to the above configuration, when a circuit board having a ground conductor layer on one side and an electronic circuit part on the other side is provided, the feeding point of the radiating conductor layer and the electronic circuit part of the circuit board are connected by a feeding conductor. It is preferable because a highly reliable power supply structure of coupling can be adopted and the electronic circuit portion can be electromagnetically shielded by a metal case.

また、上記のいずれかの構成に加えて、放射導体層が金属平板からなると共に、この金属平板の外縁部から外方へ延出する金属片を略直角に折り曲げてコンデンサ電極部となす板金構造を採用した場合には、部品点数を削減できて製造工程も簡素化されるため、小型の平面アンテナ装置を極めて安価に製造することが可能となる。この場合において、放射導体層用の金属平板の一部を切り起こして形成した折曲片を給電導体(給電ピン)となし、この給電導体を介して放射導体層が給電されるようにしてあると、部品点数が更に削減できて製造工程が一層簡素化されるため、コストダウンが促進できる。   Further, in addition to any of the above configurations, the radiation conductor layer is made of a metal flat plate, and a metal plate extending outward from the outer edge of the metal flat plate is bent at a substantially right angle to form a capacitor electrode portion. Is used, the number of parts can be reduced and the manufacturing process is simplified, so that a small planar antenna device can be manufactured at a very low cost. In this case, a bent piece formed by cutting and raising a part of the metal flat plate for the radiating conductor layer is used as a feeding conductor (feeding pin), and the radiating conductor layer is fed through the feeding conductor. Since the number of parts can be further reduced and the manufacturing process is further simplified, cost reduction can be promoted.

また、上記の如く放射導体層が金属平板からなる板金構造を採用した場合には、この金属平板を絶縁性のスペーサを介して回路基板または樹脂ケースに取り付けることによって、放射導体層と回路基板との間隔や放射導体層と樹脂ケースとの間隔を高精度に規定することができ、これに加えてスペーサの上下両面に接着層が設けてあれば、組立性も良好となる。このほか、かかる板金構造を採用した場合には、金属平板(放射導体層)の略中央に開口部を設けると共に、この開口部の周縁部に該金属平板の一部を切り起こして形成した複数の脚片を設け、これらの脚片を回路基板に固定してもよく、このようにするとスペーサを省略できる。さらに、かかる板金構造を採用しない場合には、放射導体層を樹脂ケースの天井面に印刷形成してもよく、このようにすると装置全体を薄型化することができる。   Further, when the sheet metal structure in which the radiating conductor layer is formed of a metal flat plate as described above, the radiating conductor layer and the circuit board are attached by attaching the metal flat plate to the circuit board or the resin case via an insulating spacer. In addition to this, the distance between the radiation conductor layer and the resin case can be defined with high precision. In addition to this, if adhesive layers are provided on the upper and lower surfaces of the spacer, the assemblability is improved. In addition, when such a sheet metal structure is employed, an opening is provided in the approximate center of the metal flat plate (radiation conductor layer), and a plurality of metal plates formed by cutting and raising a part of the metal flat plate at the periphery of the opening. The leg pieces may be provided, and these leg pieces may be fixed to the circuit board. In this way, the spacer can be omitted. Further, when such a sheet metal structure is not adopted, the radiation conductor layer may be printed on the ceiling surface of the resin case, and in this way, the entire apparatus can be thinned.

本発明の平面アンテナ装置は、金属ケースおよび樹脂ケースによって形成される筐体の内部に放射導体層や接地導体層を収納保持し、放射導体層の外縁部から略直角に延出するコンデンサ電極部と金属ケースの側壁部とを容量結合させるというものなので、放射導体層の共振周波数を下げて小型化が容易に促進できると共に、専用の誘電体基板を省略できて部品コストが抑えられる。   The planar antenna device of the present invention stores and holds a radiating conductor layer and a grounding conductor layer inside a housing formed of a metal case and a resin case, and extends from the outer edge of the radiating conductor layer at a substantially right angle. Therefore, it is possible to easily reduce the size of the radiation conductor layer by lowering the resonance frequency of the radiating conductor layer, and it is possible to omit a dedicated dielectric substrate and to reduce the component cost.

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は本発明の第1実施形態例に係る平面アンテナ装置の断面図、図2は該アンテナ装置を一部破断して示す平面図、図3は該アンテナ装置の分解斜視図である。   FIG. 1 is a cross-sectional view of a planar antenna device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view showing the antenna device with a part cut away. FIG. 3 is an exploded perspective view of the antenna device.

これらの図に示す平面アンテナ装置は、例えばGPS用アンテナとして好適な車載用の円偏波アンテナであって、車室内のダッシュボード上や窓ガラス等に設置して使用される。この平面アンテナ装置は、金属ケース2および樹脂ケース3の組合せ体である筐体1の内部に、板金構造のアンテナ素子4や回路基板5やスペーサ6等を収納保持して概略構成されている。アンテナ素子4は、良導電性の金属平板からなる放射導体層(放射導体板)7と、この放射導体層7の外縁部の4箇所に延設されたコンデンサ電極部8と、放射導体層7の給電点に延設された給電導体(給電ピン)9とを備えている。また、回路基板5の上面には接地導体層10が設けられており、回路基板5の下面には電子回路部11が設けられている。スペーサ6は絶縁性材料からなり、その上下両面には接着層6a,6bが設けられている。そして、これらの接着層6a,6bをそれぞれ放射導体層7と回路基板5の中央部に接着させることによって、放射導体層7と回路基板5とがスペーサ6を介して接着固定されており、各コンデンサ電極部8は金属ケース2の側壁部2bと至近距離で対向している。   The planar antenna device shown in these drawings is a circularly polarized antenna for vehicle use that is suitable as a GPS antenna, for example, and is used by being installed on a dashboard in a vehicle cabin, a window glass, or the like. This planar antenna device is schematically configured by housing and holding a sheet metal antenna element 4, a circuit board 5, a spacer 6, and the like inside a housing 1 that is a combination of a metal case 2 and a resin case 3. The antenna element 4 includes a radiation conductor layer (radiation conductor plate) 7 made of a highly conductive metal flat plate, a capacitor electrode portion 8 extending at four locations on the outer edge of the radiation conductor layer 7, and the radiation conductor layer 7. And a power supply conductor (power supply pin) 9 extending to the power supply point. A ground conductor layer 10 is provided on the upper surface of the circuit board 5, and an electronic circuit unit 11 is provided on the lower surface of the circuit board 5. The spacer 6 is made of an insulating material, and adhesive layers 6a and 6b are provided on both upper and lower surfaces thereof. Then, by adhering these adhesive layers 6a and 6b to the central portion of the radiation conductor layer 7 and the circuit board 5, respectively, the radiation conductor layer 7 and the circuit board 5 are bonded and fixed via the spacers 6, respectively. The capacitor electrode portion 8 faces the side wall portion 2b of the metal case 2 at a close distance.

図2に示すように、放射導体層7は四隅の2箇所が切り欠かれた略正方形に形成されており、これら一対の切欠き部分を縮退分離素子7aとなし、互いに直交する対角線方向の電界モードに90度の位相差を生じさせることにより、1点給電で円偏波が放射できるようになっている。コンデンサ電極部8は放射導体層7と連続する金属片を回路基板5側へ略直角に折り曲げたものであって、放射導体層7の四辺の中央部にそれぞれコンデンサ電極部8が配設されている。つまり、これらコンデンサ電極部8は、放射導体層7を形成している金属平板の外縁部のうち、前記対角線に対して45度の角度をなす2本の二等分線の両端部分において、外方へ延出する金属片を略直角に折り曲げたものである。また、給電導体9は放射導体層7を形成している金属平板の一部を切り起こして形成した折曲片であって、この給電導体9の先端部は回路基板5を貫通して電子回路部11に半田付けされている。   As shown in FIG. 2, the radiating conductor layer 7 is formed in a substantially square shape with two cutouts at the four corners. The pair of cutout portions constitute the degenerate separation element 7a, and electric fields in diagonal directions orthogonal to each other. By causing a phase difference of 90 degrees in the mode, circularly polarized light can be radiated by one-point feeding. The capacitor electrode portion 8 is formed by bending a metal piece continuous with the radiating conductor layer 7 toward the circuit board 5 at a substantially right angle, and the capacitor electrode portions 8 are disposed at the central portions of the four sides of the radiating conductor layer 7, respectively. Yes. In other words, these capacitor electrode portions 8 are arranged at the outer edge portions of the metal flat plate forming the radiation conductor layer 7 at both ends of two bisectors forming an angle of 45 degrees with respect to the diagonal line. A metal piece extending in the direction is bent at a substantially right angle. The power supply conductor 9 is a bent piece formed by cutting and raising a part of a metal flat plate forming the radiation conductor layer 7, and the leading end of the power supply conductor 9 penetrates the circuit board 5 to form an electronic circuit. Soldered to the part 11.

接地導体層10は回路基板5の上面のほぼ全面に銅箔等によって形成されており、この接地導体層10の中央部と放射導体層7の中央部がスペーサ6に接着固定されているため、接地導体層10の外周部と放射導体層7の外周部とは所定厚の空気層を介して対向している。この接地導体層10は放射導体層7よりも若干大径であるが、給電導体9と対応する箇所は逃げ部10aとなっているため、接地導体層10と給電導体9は非接触に保たれている。また、回路基板5の下面に設けられた電子回路部11は各種の電子部品を搭載した低雑音増幅回路を含んでいるため、GPS等の微弱電波の受信に好適である。この電子回路部11は、図示せぬ同軸ケーブルの内部導体を介して、受信回路等の外部回路に接続されている。   The ground conductor layer 10 is formed of copper foil or the like on almost the entire upper surface of the circuit board 5, and the center portion of the ground conductor layer 10 and the center portion of the radiation conductor layer 7 are bonded and fixed to the spacer 6. The outer peripheral portion of the ground conductor layer 10 and the outer peripheral portion of the radiation conductor layer 7 are opposed to each other with an air layer having a predetermined thickness. The ground conductor layer 10 has a slightly larger diameter than the radiation conductor layer 7, but the ground conductor layer 10 and the feed conductor 9 are kept in non-contact because the portion corresponding to the feed conductor 9 is an escape portion 10 a. ing. In addition, the electronic circuit unit 11 provided on the lower surface of the circuit board 5 includes a low noise amplifier circuit on which various electronic components are mounted, and thus is suitable for receiving weak radio waves such as GPS. The electronic circuit unit 11 is connected to an external circuit such as a receiving circuit via an inner conductor of a coaxial cable (not shown).

金属ケース2は放射導体層7を臨出させる正方形状の上部開口2aを有する有底箱形に成形されており、上部開口2aの四辺に対応する位置にそれぞれ側壁部2bが立設されている。側壁部2bの内壁面には回路基板5を保持するための係止溝2cが形成されており、側壁部2bの外壁面には樹脂ケース3を係着させるための係合凸部2dが形成されている。この金属ケース2は、アンテナ素子4を搭載した回路基板5の周縁部を係止溝2c内に嵌め入れることによって、図1に示すように、アンテナ素子4とスペーサ6と回路基板5とからなる積層体を側壁部2bで保持することができる。こうして該積層体が金属ケース2に保持されると、コンデンサ電極部8は側壁部2bと至近距離で対向する位置に配置され、電子回路部11は金属ケース2に覆われた状態となる。この金属ケース2は接地導体層10と導通されており、両者2,10は図示せぬ同軸ケーブルの外部導体を介してグラウンドに接続されている。したがって、放射導体層7の外縁部に延設されているコンデンサ電極部8と金属ケース2の側壁部2bとの間には、給電時に付加容量が発生する。また、低雑音増幅回路を含む電子回路部11が金属ケース2に覆われて電磁的にシールドされた状態になっているため、不所望な外来電波によるノイズの影響を受けにくくなっている。   The metal case 2 is formed in a bottomed box shape having a square upper opening 2a from which the radiation conductor layer 7 protrudes, and side wall portions 2b are erected at positions corresponding to the four sides of the upper opening 2a. . A locking groove 2c for holding the circuit board 5 is formed on the inner wall surface of the side wall portion 2b, and an engaging convex portion 2d for engaging the resin case 3 is formed on the outer wall surface of the side wall portion 2b. Has been. The metal case 2 includes the antenna element 4, the spacer 6, and the circuit board 5, as shown in FIG. 1, by fitting the peripheral edge of the circuit board 5 on which the antenna element 4 is mounted into the locking groove 2c. A laminated body can be hold | maintained by the side wall part 2b. When the laminate is thus held by the metal case 2, the capacitor electrode portion 8 is disposed at a position facing the side wall portion 2 b at a close distance, and the electronic circuit portion 11 is covered with the metal case 2. The metal case 2 is electrically connected to the ground conductor layer 10, and both 2 and 10 are connected to the ground via an outer conductor of a coaxial cable (not shown). Therefore, an additional capacitance is generated between the capacitor electrode portion 8 extending on the outer edge portion of the radiation conductor layer 7 and the side wall portion 2b of the metal case 2 during power feeding. In addition, since the electronic circuit unit 11 including the low-noise amplifier circuit is covered with the metal case 2 and electromagnetically shielded, the electronic circuit unit 11 is less susceptible to noise caused by undesired external radio waves.

樹脂ケース3は下部開口3aを有する有底箱形に成形されており、この樹脂ケース3は金属ケース2に外装されて上部開口2aを蓋閉しているためレドームとして機能する。この樹脂ケース3の内壁面には金属ケース2の係合凸部2dと対応する箇所に係合凹部3bが形成されており、樹脂ケース3を金属ケース2に組み付ける際には、係合凹部3b内に係合凸部2dを嵌入させることにより両ケース2,3は一体化されて筐体1となる。つまり、アンテナ素子4とスペーサ6と回路基板5とからなる積層体を金属ケース2に組み込んだ後、この金属ケース2に樹脂ケース3を組み付けることによって、該積層体が筐体1の内部に収納保持されて図示の如き平面アンテナ装置が得られる。   The resin case 3 is formed in a bottomed box shape having a lower opening 3a. The resin case 3 functions as a radome because it is covered with a metal case 2 and the upper opening 2a is closed. An engagement recess 3b is formed on the inner wall surface of the resin case 3 at a position corresponding to the engagement protrusion 2d of the metal case 2. When the resin case 3 is assembled to the metal case 2, the engagement recess 3b Both cases 2 and 3 are integrated into the housing 1 by fitting the engaging projection 2d therein. That is, after a laminated body composed of the antenna element 4, the spacer 6, and the circuit board 5 is assembled in the metal case 2, the resin case 3 is assembled to the metal case 2, so that the laminated body is accommodated inside the housing 1. The planar antenna device as shown is obtained by being held.

このように構成された平面アンテナ装置では、放射導体層7の外縁部から略直角に延出するコンデンサ電極部8と、電気的にグラウンドとして動作する金属ケース2の側壁部2bとを容量結合させることによって、放射導体層7の共振周波数を下げることができるので、所望の周波数で共振する放射導体層7の小型化を容易に促進できる。また、レドームとして機能する樹脂ケース3が放射導体層7を覆っているため、この樹脂ケース3による波長短縮効果も利用できる。したがって、この平面アンテナ装置は小型化に極めて有利であり、これを車室内のダッシュボード上や窓ガラス等に設置しても邪魔になったり搭乗者の視界を妨げる虞は少ない。また、この平面アンテナ装置では高価な誘電体基板が省略されているため、部品コストが低減できるという利点がある。しかも、この平面アンテナ装置では、放射導体層7と接地導体層10との間隔がスペーサ6の板厚によって高精度に規定できるため、組立性や信頼性も良好となる。   In the planar antenna device configured as described above, the capacitor electrode portion 8 extending substantially at right angles from the outer edge portion of the radiation conductor layer 7 and the side wall portion 2b of the metal case 2 that operates as an electrical ground are capacitively coupled. As a result, the resonance frequency of the radiating conductor layer 7 can be lowered, so that the size reduction of the radiating conductor layer 7 that resonates at a desired frequency can be facilitated. Further, since the resin case 3 functioning as a radome covers the radiation conductor layer 7, the wavelength shortening effect by the resin case 3 can also be used. Therefore, this planar antenna device is extremely advantageous for miniaturization, and even if it is installed on a dashboard or a window glass in the passenger compartment, there is little possibility of getting in the way or obstructing the view of the passenger. Further, this planar antenna device has an advantage that the cost of parts can be reduced because an expensive dielectric substrate is omitted. Moreover, in this planar antenna device, the distance between the radiating conductor layer 7 and the ground conductor layer 10 can be defined with high accuracy by the plate thickness of the spacer 6, so that the assemblability and reliability are also good.

また、上記第1実施形態例において、アンテナ素子4は、放射導体層7が金属平板からなると共に、この金属平板の外縁部から延出する金属片を折り曲げてコンデンサ電極部8となし、かつ、金属平板の一部を切り起こして給電導体9となしているため、放射導体層7と各コンデンサ電極部8と給電導体9とをプレス加工等により一括して形成でき、大幅なコストダウンを実現できる。つまり、このように板金構造のアンテナ素子4を採用すると、部品点数を削減できて製造工程も簡素化されるため、極めて安価に平面アンテナ装置を製造することができる。   Further, in the first embodiment, the antenna element 4 includes the radiation conductor layer 7 made of a metal flat plate, and a metal piece extending from the outer edge of the metal flat plate is bent to form the capacitor electrode portion 8. Since a part of the metal flat plate is cut and raised to form the power supply conductor 9, the radiating conductor layer 7, each capacitor electrode portion 8, and the power supply conductor 9 can be collectively formed by pressing or the like, realizing a significant cost reduction. it can. That is, when the antenna element 4 having a sheet metal structure is employed in this way, the number of components can be reduced and the manufacturing process is simplified, so that the planar antenna device can be manufactured at a very low cost.

図4は本発明の第2実施形態例に係る平面アンテナ装置の断面図であり、図1と対応する部分には同一符号を付してあるため重複する説明は省略する。   FIG. 4 is a cross-sectional view of the planar antenna device according to the second embodiment of the present invention, and the same reference numerals are given to portions corresponding to those in FIG.

この第2実施形態例では、放射導体層7がスペーサ6によって樹脂ケース3の天井面3cに固定されており、回路基板5を組み込んだ金属ケース2に樹脂ケース3を組み付けることによって、放射導体層7が接地導体層10と所定の間隔を存して対向するようになっている。つまり、この第2実施形態例は、スペーサ6の組込位置が前記第1実施形態例と異なっている。   In this second embodiment, the radiating conductor layer 7 is fixed to the ceiling surface 3c of the resin case 3 by the spacer 6, and the radiating conductor layer is assembled by assembling the resin case 3 to the metal case 2 incorporating the circuit board 5. 7 faces the ground conductor layer 10 with a predetermined distance. That is, the second embodiment is different from the first embodiment in the mounting position of the spacer 6.

図5は本発明の第3実施形態例に係る平面アンテナ装置の断面図であり、図1と対応する部分には同一符号を付してあるため重複する説明は省略する。   FIG. 5 is a cross-sectional view of a planar antenna device according to a third embodiment of the present invention. The same reference numerals are given to the portions corresponding to those in FIG.

この第3実施形態例では、放射導体層7を形成している金属平板の略中央に開口部7bを設けると共に、この開口部7bの周縁部に該金属平板の一部を切り起こして形成した複数の脚片7cを設け、これら脚片7cを半田付け等によって回路基板5に固定している。つまり、この第3実施形態例では、放射導体層7が複数の脚片7cを介して回路基板5に支持されているため、前述した第1および第2実施形態例に比べると、スペーサが省略されている分だけ部品点数が少なくなっている。   In the third embodiment, an opening 7b is provided in the approximate center of the metal flat plate forming the radiation conductor layer 7, and a part of the metal flat plate is cut and formed at the peripheral edge of the opening 7b. A plurality of leg pieces 7c are provided, and these leg pieces 7c are fixed to the circuit board 5 by soldering or the like. That is, in the third embodiment, the radiation conductor layer 7 is supported on the circuit board 5 via the plurality of leg pieces 7c, so that the spacer is omitted as compared with the first and second embodiments described above. The number of parts is reduced as much as possible.

図6は本発明の第4実施形態例に係る平面アンテナ装置の断面図であり、図1と対応する部分には同一符号を付してあるため重複する説明は省略する。   FIG. 6 is a cross-sectional view of a planar antenna device according to a fourth embodiment of the present invention, and the same reference numerals are given to portions corresponding to those in FIG.

この第4実施形態例は、アンテナ素子4が板金構造でない場合について例示したものであり、放射導体層12が樹脂ケース3の天井面3cに印刷形成されているので、回路基板5を組み込んだ金属ケース2に樹脂ケース3を組み付けることによって、放射導体層12が接地導体層10と所定の間隔を存して対向するようになっている。この第4実施形態例では、放射導体層12と樹脂ケース3の天井面3cとの間にクリアランスを確保する必要がないため、前述した第1〜第3実施形態例に比べて装置全体が薄型化されている。   The fourth embodiment is an example in which the antenna element 4 is not a sheet metal structure, and the radiation conductor layer 12 is printed on the ceiling surface 3c of the resin case 3, so that the metal incorporating the circuit board 5 is used. By assembling the resin case 3 to the case 2, the radiation conductor layer 12 faces the ground conductor layer 10 with a predetermined interval. In the fourth embodiment, since it is not necessary to secure a clearance between the radiation conductor layer 12 and the ceiling surface 3c of the resin case 3, the entire apparatus is thinner than the first to third embodiments described above. It has become.

図7は本発明の第5実施形態例に係る平面アンテナ装置の断面図であり、図1と対応する部分には同一符号を付してあるため重複する説明は省略する。   FIG. 7 is a cross-sectional view of a planar antenna device according to a fifth embodiment of the present invention, and portions corresponding to those in FIG.

この第5実施形態例は、金属ケース2の下面を樹脂カバー13で覆い、この樹脂カバー13と樹脂ケース3とで金属ケース2全体を囲むようにしている。つまり、この第5実施形態例では、樹脂カバー13によって金属ケース2が外部から見えなくしたものであり、アンテナ素子4の内部構造として第2乃至第4実施形態例のものを採用してもよく、樹脂ケース3と樹脂カバー13を一体化することも可能である。   In the fifth embodiment, the lower surface of the metal case 2 is covered with a resin cover 13, and the resin case 13 and the resin case 3 surround the entire metal case 2. That is, in the fifth embodiment, the metal case 2 is made invisible from the outside by the resin cover 13, and the second to fourth embodiments may be adopted as the internal structure of the antenna element 4. The resin case 3 and the resin cover 13 can be integrated.

なお、上記各実施形態例では、放射導体層7や放射導体層12に対する給電をピン給電方式で行う場合について説明したが、それ以外の給電方式、例えば、回路基板5に設けたマイクロストリップラインを放射導体層と電磁的に結合させて給電を行うことも可能である。   In each of the above embodiments, the case where the radiation conductor layer 7 and the radiation conductor layer 12 are fed by the pin feeding method has been described. However, other feeding methods, for example, a microstrip line provided on the circuit board 5 are used. It is also possible to feed power by electromagnetically coupling with the radiation conductor layer.

また、上記各実施形態例では、本発明をGPS用アンテナに適用した場合について説明したが、それ以外のETC用アンテナなどに適用することも可能であり、その場合、低雑音増幅回路を省略して金属ケース2や樹脂ケース3の高さ寸法を低減することができるので、さらなる薄型化を促進できる。さらに、本発明が円偏波アンテナに限らず直線偏波アンテナにも適用可能であることは言うまでもない。   In each of the above embodiments, the case where the present invention is applied to a GPS antenna has been described. However, the present invention can also be applied to other ETC antennas, in which case the low-noise amplifier circuit is omitted. Since the height of the metal case 2 and the resin case 3 can be reduced, further reduction in thickness can be promoted. Furthermore, it goes without saying that the present invention is applicable not only to circularly polarized antennas but also to linearly polarized antennas.

本発明の第1実施形態例に係る平面アンテナ装置の断面図である。It is sectional drawing of the planar antenna apparatus which concerns on the example of 1st Embodiment of this invention. 該アンテナ装置を一部破断して示す平面図である。It is a top view which shows this antenna apparatus partially fractured | ruptured. 該アンテナ装置の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of this antenna apparatus. 本発明の第2実施形態例に係る平面アンテナ装置の断面図である。It is sectional drawing of the planar antenna apparatus which concerns on the 2nd Example of this invention. 本発明の第3実施形態例に係る平面アンテナ装置の断面図である。It is sectional drawing of the planar antenna apparatus which concerns on the 3rd Example of this invention. 本発明の第4実施形態例に係る平面アンテナ装置の断面図である。It is sectional drawing of the planar antenna apparatus which concerns on the example of 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5実施形態例に係る平面アンテナ装置の断面図である。It is sectional drawing of the planar antenna apparatus which concerns on the example of 5th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 筐体
2 金属ケース
2a 上部開口
2b 側壁部
3 樹脂ケース
3c 天井面
4 アンテナ素子
5 回路基板
6 スペーサ
6a,6b 接着層
7,12 放射導体層
8 コンデンサ電極部
9 給電導体(給電ピン)
10 接地導体層
11 電子回路部
13 樹脂カバー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Case 2 Metal case 2a Upper opening 2b Side wall part 3 Resin case 3c Ceiling surface 4 Antenna element 5 Circuit board 6 Spacer 6a, 6b Adhesion layer 7,12 Radiation conductor layer 8 Capacitor electrode part 9 Feeding conductor (feeding pin)
10 Grounding conductor layer 11 Electronic circuit part 13 Resin cover

Claims (8)

平板状の放射導体層と、この放射導体層の外縁部に連続する金属片で該放射導体層に対して略直角に配置されたコンデンサ電極部と、前記放射導体層と所定の間隔を存して対向する接地導体層と、前記放射導体層を臨出させる上部開口を有して前記接地導体層と電気的に接続された金属ケースと、この金属ケースに組み付けられて少なくとも前記上部開口を蓋閉する樹脂ケースとを備え、前記金属ケースおよび前記樹脂ケースによって形成される筐体の内部に前記放射導体層と前記接地導体層を収納保持すると共に、前記金属ケースの側壁部を前記コンデンサ電極部の外方に配置して対向させることにより、該側壁部と該コンデンサ電極部とを容量結合させたことを特徴とする平面アンテナ装置。   A flat radiating conductor layer, a capacitor electrode portion arranged substantially perpendicular to the radiating conductor layer with a metal piece continuous to the outer edge of the radiating conductor layer, and a predetermined distance from the radiating conductor layer. A grounding conductor layer facing each other, a metal case having an upper opening for projecting the radiation conductor layer and electrically connected to the grounding conductor layer, and being assembled to the metal case to cover at least the upper opening A resin case that is closed, and housing and holding the radiation conductor layer and the ground conductor layer inside a casing formed by the metal case and the resin case, and a side wall portion of the metal case as the capacitor electrode portion A planar antenna device, wherein the side wall portion and the capacitor electrode portion are capacitively coupled to each other by being disposed outside and facing each other. 請求項1の記載において、片面に前記接地導体層を設けて他面に電子回路部を設けた回路基板を備えていることを特徴とする平面アンテナ装置。   2. The planar antenna device according to claim 1, further comprising a circuit board having the ground conductor layer on one side and the electronic circuit part on the other side. 請求項1または2の記載において、前記放射導体層が金属平板からなると共に、この金属平板の外縁部から外方へ延出する金属片を略直角に折り曲げて前記コンデンサ電極部となしたことを特徴とする平面アンテナ装置。   3. The capacitor electrode portion according to claim 1, wherein the radiation conductor layer is made of a metal flat plate, and a metal piece extending outward from an outer edge portion of the metal flat plate is bent substantially at a right angle. A planar antenna device characterized. 請求項3の記載において、前記金属平板の一部を切り起こして形成した折曲片を給電導体となし、この給電導体を介して前記放射導体層が給電されるようにしたことを特徴とする平面アンテナ装置。   4. The method according to claim 3, wherein a bent piece formed by cutting and raising a part of the metal flat plate is used as a power supply conductor, and the radiation conductor layer is supplied with power through the power supply conductor. Planar antenna device. 請求項3または4の記載において、前記金属平板を絶縁性のスペーサを介して前記回路基板または前記樹脂ケースに取り付けたことを特徴とする平面アンテナ装置。   5. The planar antenna device according to claim 3, wherein the metal flat plate is attached to the circuit board or the resin case via an insulating spacer. 請求項5の記載において、前記スペーサの上下両面に接着層が設けてあることを特徴とする平面アンテナ装置。   6. The planar antenna device according to claim 5, wherein adhesive layers are provided on both upper and lower surfaces of the spacer. 請求項3または4の記載において、前記金属平板の略中央に開口部を設けると共に、この開口部の周縁部に前記金属平板の一部を切り起こして形成した複数の脚片を設け、これらの脚片を前記回路基板に固定したことを特徴とする平面アンテナ装置。   In Claim 3 or 4, while providing an opening part in the approximate center of the said metal flat plate, the several leg piece formed by cutting and raising a part of said metal flat plate is provided in the peripheral part of this opening part, These A planar antenna device, wherein a leg piece is fixed to the circuit board. 請求項1または2の記載において、前記放射導体層を前記樹脂ケースの天井面に印刷形成したことを特徴とする平面アンテナ装置。   3. The planar antenna device according to claim 1, wherein the radiation conductor layer is printed on the ceiling surface of the resin case.
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