JP2007068120A

JP2007068120A - 車載用アンテナ装置

Info

Publication number: JP2007068120A
Application number: JP2005255015A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Hikasa; 昌彦日笠; Tadaaki Onishi; 唯章大西
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2005-09-02
Filing date: 2005-09-02
Publication date: 2007-03-15
Anticipated expiration: 2025-09-02
Also published as: JP4238243B2

Abstract

【課題】ガラス面に取り付けたときに懸念されるガラスの影響が少なく、薄型化を損なわずに所望のアンテナ性能が得やすい車載用アンテナ装置を提供すること。
【解決手段】レドーム１の内部に収容される板金パッチアンテナ２が第１接地導体２０上に支持された放射導体２１と第２接地導体２４とを備えており、第２接地導体２４の各起立部２５は放射導体２１の逃げ孔２１ｂを貫通して第１接地導体２０に半田付けされ、各起立部２５の上端どうしを橋絡する略十字形の橋絡部２６を放射導体２１の上面に対向させた。
【選択図】図３

Description

本発明は、車室内のガラス面に取り付けて使用可能な小型の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。通常、この種のアンテナ装置においては、パッチアンテナ構造のアンテナ素子が合成樹脂製のレドーム（筐体）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−ブルがレドーム内でアンテナ素子に接続されている。そして、この種のアンテナ装置を車室内に取り付ける際には、ユーザにとって目障りでなく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、これまではダッシュボード等の上に設置されることが多かったが、最近はフロントガラス等のガラス面に貼着するという取付方法も増えている。すなわち、フロントガラスのように傾斜角度が比較的大きいガラス板の車室側の面にアンテナ装置を取り付けると、斜め上方から飛来する電波の受信に好適であるだけでなく、ルームミラー等と対向しているガラス面の小領域をアンテナ装置の取付場所となすことができるため目障りにもならない。

そこで従来より、ダッシュボード等の上に設置して使用できるだけでなくガラス面に取り付けても使用できるようにした車載用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は、アンテナ素子を収容しているレドームの天面と底面のどちらを取付対象に接着するかによって２通りの取付姿勢が選択できるというものであり、具体的には、アンテナ素子の放射導体を覆っているレドームの天面をガラス面に接着固定するという取付方法と、これとは逆にレドームの底面をダッシュボード等の上面に接着固定するという取付方法が適宜選択できるようになっている。
特開２００４−２２８８０２号公報（第４−８頁、図６）

ところで、前述した従来技術のように設置場所を選択可能な車載用アンテナ装置にあっては、フロントガラス等を設置場所に選択したときに、そのガラス面とアンテナ装置との間隔を十分に確保しておかないと、誘電体であるガラスの影響で共振周波数が変化してしまうという問題が発生する。すなわち、この種のアンテナ装置の共振時には、パッチアンテナ構造のアンテナ素子の上面側の空間に放射導体を跨ぐように横断する電界が生じるため、アンテナ素子がガラス面に近接して配置されると、ガラス板を通過する電界が増大して誘電体による波長短縮の影響が顕著となり、共振周波数が低い方へシフトして利得や軸比が劣化してしまう。しかしながら、こうしたアンテナ性能の劣化を極力回避するためにアンテナ素子がガラス面に近接しない構成にすると、アンテナ装置全体の厚みが増して薄型化が損なわれるという別の問題が発生する。

なお、ガラス面に取り付けて使用されることを前提にしたアンテナ装置であれば、予めガラスの影響を考慮した設計を行うことによって所望のアンテナ性能が得やすくなるが、フロントガラス等のガラス板の種類や厚みは必ずしも一様ではないため、取付対象となるガラスの影響を正確に予想することは困難である。また、アンテナ装置の設置場所がガラス面に限定されてしまうと、フロントガラスにアンテナ装置を取り付けることを好まぬユーザや、フロントガラスの傾斜角度が小さい自動車などに対応できなくなってしまうので、汎用性という点からはダッシュボード等の上に設置しても使用できる構成になっていたほうが好ましい。

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、ガラス面に取り付けたときに懸念されるガラスの影響が少なく、薄型化を損なわずに所望のアンテナ性能が得やすい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、本発明の車載用アンテナ装置では、給電部を有すると共に複数箇所に逃げ孔を穿設した金属平板からなる放射導体と、この放射導体の板面に対向配置された第１接地導体と、金属平板を折曲加工してなり複数の起立部および各起立部の上端どうしを橋絡する橋絡部を有する第２接地導体とを備え、前記第２接地導体は前記起立部が前記第１接地導体に接続されて起立した状態で前記放射導体の前記逃げ孔を貫通していると共に、前記橋絡部が前記放射導体の前記第１接地導体とは反対側の板面に対向配置される構成にした。

このように構成された車載用アンテナ装置は、放射導体の一方の板面側の空間において、放射導体の周縁部と接地導体面である近傍の起立部との間に電界が生じやすくなるため、放射導体を跨ぐように横断する電界が生じにくくなる。そして、前者の電界は、こ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て使用したときに、放射導体の上面側の空間を覆うことになるガラス板の内部をさほど通過しないので、誘電体（ガラス）に特有の波長短縮作用の影響で共振周波数が大きくずれる虞がなくなる。つまり、このアンテナ装置はガラス面に近接させて取り付けても、誘電体としてのガラスに影響されてアンテナ性能を劣化させる可能性が低いため、薄型化を犠牲にしなくても所望の利得や軸比が得やすくなっている。また、このアンテナ装置はダッシュボード等の上に設置しても同等のアンテナ性能が期待できるため、汎用性を犠牲にする必要もない。

上記の構成において、第２接地導体の形状は特に限定されないが、橋絡部が平面視略十字形で、この橋絡部の４箇所の先端に起立部が折曲形成されている形状にすると、４片の起立部によって橋絡部を安定的に支持することができると共に、橋絡部と重なり合わない放射導体の面積を増やして放射効率を高めることができるため好ましい。この場合において、放射導体の外形が略正方形で、その四隅の近傍に逃げ孔が穿設されていれば、円偏波アンテナとして動作させたときに、電圧の大きな領域となる放射導体の隅部が橋絡部の存する側で近傍の起立部との間に強い電界を生じることになるため、放射導体を跨ぐように横断する電界が極めて生じにくくなり、ガラス面に取り付けたときに懸念されるアンテナ性能の劣化を効果的に防止できる。

また、上記の構成において、放射導体の中央部に複数の取付脚が折曲形成されており、これら各取付脚を第１接地導体に接続することによって、放射導体が第１接地導体上に支持されるように構成すると、機械的強度を高めることができて好ましい。

本発明の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て使用したときに、放射導体の周縁部と接地導体面である近傍の起立部との間に発生する電界がガラス板の内部をさほど通過しないので、誘電体であるガラスに影響されてアンテナ性能を劣化させる可能性が低く、それゆえ薄型化を犠牲にしなくても所望の利得や軸比が得やすい。また、このアンテナ装置はダッシュボード等の上に設置しても同等のアンテナ性能が期待できるため、設置場所が適宜選択できる汎用性を犠牲にする必要もない。

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アンテナ素子を示す斜視図、図２は図１に示すアンテナ素子の平面図、図３は図２のIII−III線に沿う断面図、図４は該車載用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説明図、図５は該車載用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説明図、図６は図４の状態と図５の状態で測定したリターンロスの周波数特性を示す説明図である。

図１〜図５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がレドーム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４に示すようにフロントガラス４の車室側の面に取り付けて使用可能であると共に、図５に示すようにダッシュボード５上に設置して使用可能である。

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、レドーム１は上ケース１０と下ケース１１とを嵌め合わせてなる直方体形状の筐体であり、両ケース１０，１１はスナップ結合によって一体化されている。このレドーム１の一側壁には両ケース１０，１１の切欠き部によって透孔１ａが画成されており、この透孔１ａに同軸ケーブル３が挿通されている。

板金パッチアンテナ２は、正方形状の金属平板からなる第１接地導体２０と、外形が略正方形の金属平板からなり第１接地導体２０上に立設された放射導体２１と、この放射導体２１から第１接地導体２０側へ延出する金属片からなる４片の取付脚２２および１片の給電端子２３と、金属平板を折曲加工してなり放射導体２１を貫通して第１接地導体２０上に立設された第２接地導体２４とによって構成されており、放射導体２１には中央開口２１ａや逃げ孔２１ｂが穿設されている。また、第２接地導体２４は４片の起立部２５の上端どうしを平面視十字形の橋絡部２６が橋絡する形状にフォーミングされている。この板金パッチアンテナ２は、ベース板となる第１接地導体２０が上ケース１０や下ケース１１の内壁部に位置決めされていると共に、第１接地導体２０の四隅が両ケース１０，１１に挟持されているため、レドーム１内の所定位置に保持固定されている。

第１接地導体２０は放射導体２１の下面と略平行に対向しているが、第１接地導体２０の外形は放射導体２１よりも大きく設定されている。放射導体２１は一方の対角線の両端部が切り欠かれて縮退分離素子２１ｃとなっているため、給電時に円偏波を放射することができる。また、この放射導体２１の四隅の近傍にはそれぞれ第２接地導体２４の起立部２５を遊挿するための逃げ孔２１ｂが穿設されている。取付脚２２は放射導体２１の中央開口２１ａの周縁を折曲端として垂下する金属片であり、各取付脚２２の先端部を第１接地導体２０に半田付けすることによって放射導体２１が第１接地導体２０上に支持されている。給電端子２３は放射導体２１の給電部を折曲端として垂下する金属片であるが、第１接地導体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３０に半田付けされている。また、同軸ケーブル３の外部導体３１は第１接地導体２０に半田付けされている。

第２接地導体２４の外形は放射導体２１よりも小さくなっており、各起立部２５の先端部が第１接地導体２０に半田付けされて起立した状態で放射導体２１の逃げ孔２１ｂを貫通している。これら各起立部２５は金属平板からなる十字形の橋絡部２６の先端を折曲端として垂下する金属片であり、放射導体２１の上面と略平行に対向している橋絡部２６は各起立部２５に支持されている。なお、この橋絡部２６は放射導体２１の十字形の対角線と対向する位置に配置されている。

このように構成される車載用アンテナ装置は、図４に示すようにフロントガラス４の車室側の面（ガラス面４ａ）に取り付けて使用してもよいし、図５に示すようにダッシュボード５上に設置して使用してもよい。すなわち、レドーム１の上ケース１０側の天面１０ａをガラス面４ａに接着固定するという取付方法と、レドーム１の下ケース１１側の底面１１ａをダッシュボード５の上面５ａに接着固定するという取付方法が適宜選択できるようになっている。そして、このアンテナ装置は、板金パッチアンテナ２に第２接地導体２４を付設することにより、ガラス面４ａに取り付けたときに懸念される誘電体としてのガラスの影響を極力回避しているので、いずれの取付方法を選択しても良好なアンテナ性能が得られるようになっている。

第２接地導体２４の働きについて詳しく説明すると、このアンテナ装置に給電して円偏波アンテナとして動作させたとき、放射導体２１の隅部は電圧の大きな領域となるため、放射導体２１の上面側（橋絡部２６の存する側）の空間において、放射導体２１の隅部は接地導体面である近傍の起立部２５との間に強い電界を生じることとなり、よって放射導体２１を跨ぐように横断する電界は生じにくくなる。そして、放射導体２１の隅部と起立部２５との間に生じる電界は、このアンテナ装置をガラス面４ａに取り付けて使用したときにフロントガラス４の内部をさほど通過しないので、ガラス等の誘電体に特有の波長短縮作用の影響で共振周波数が大きくずれる虞がなくなり、アンテナ性能の劣化を効果的に防止できる。つまり、このアンテナ装置は、ガラス面４ａに近接させて取り付けてもガラス（誘電体）に影響されてアンテナ性能を劣化させる可能性が低いため、薄型化を犠牲にしなくても所望の利得や軸比が得やすくなっている。

図６はこのアンテナ装置のリターンロス（ＲＬ）の周波数特性を設置条件を変えて測定した結果であり、アンテナ装置をガラス面４ａに取り付けた場合の特性曲線を実線で示し、アンテナ装置をダッシュボード５上に取り付けた場合の特性曲線を破線で示している。同図から明らかなように、このアンテナ装置の共振周波数は、設置場所がガラス面４ａであってもダッシュボード５上であってもほとんど同じであり、５．８ＧＨｚ帯の円偏波の送受信に好適であることがわかる。

また、本実施形態例では、金属平板を折曲加工して放射導体２１と各取付脚２２および給電端子２３を一括形成できると共に、第１接地導体２０が金属平板からなり、かつ、第２接地導体２４も金属平板を折曲加工して形成できるため、製造コストを大幅に低減できて機械的強度も高い板金パッチアンテナ２が得られる。それゆえ、車載用として好適なアンテナ装置の低コスト化が図りやすくなっている。

なお、レドーム１や板金パッチアンテナ２の形状は上記実施形態例に限定されるものではなく、例えば第２接地導体２４の橋絡部２６を略正方形にして起立部２５の数を増やす等の変形例を採用してもよい。ただし、上記実施形態例のように、十字形の橋絡部２６を４片の起立部２５によって安定的に支持する構成にしてあると、第２接地導体２４の機械的強度を確保しつつ、橋絡部２６と重なり合わない放射導体２１の面積を増やして放射効率を高めることができるため、特に効果的である。

また、上記実施形態例では、ＥＴＣ用アンテナに適用した場合について説明しているが、フロントガラス等のガラス面に取り付けて好適なＧＰＳ用アンテナ等の他の車載用アンテナ装置に適用することも可能である。

本発明の実施形態例に係る車載用アンテナ装置のアンテナ素子を示す斜視図である。図１に示すアンテナ素子の平面図である。図２のIII−III線に沿う断面図である。該車載用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説明図である。該車載用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説明図である。図４の状態と図５の状態で測定したリターンロスの周波数特性を示す説明図である。

符号の説明

１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フロントガラス
４ａガラス面
５ダッシュボード
２０第１接地導体
２１放射導体
２１ｂ逃げ孔
２２取付脚
２３給電端子
２４第２接地導体
２５起立部
２６橋絡部

Claims

給電部を有すると共に複数箇所に逃げ孔を穿設した金属平板からなる放射導体と、この放射導体の板面に対向配置された第１接地導体と、金属平板を折曲加工してなり複数の起立部および各起立部の上端どうしを橋絡する橋絡部を有する第２接地導体とを備え、
前記第２接地導体は前記起立部が前記第１接地導体に接続されて起立した状態で前記放射導体の前記逃げ孔を貫通していると共に、前記橋絡部が前記放射導体の前記第１接地導体とは反対側の板面に対向配置されていることを特徴とする車載用アンテナ装置。
請求項１の記載において、前記第２接地導体の前記橋絡部が平面視略十字形であり、この橋絡部の４箇所の先端に前記起立部が折曲形成されていることを特徴とする車載用アンテナ装置。
請求項２の記載において、前記放射導体の外形が略正方形で、その四隅の近傍に前記逃げ孔が穿設されていることを特徴とする車載用アンテナ装置。
請求項１〜３のいずれか１項の記載において、前記放射導体の中央部に複数の取付脚が折曲形成されており、これら各取付脚を前記第１接地導体に接続することによって、前記放射導体が前記第１接地導体上に支持されていることを特徴とする車載用アンテナ装置。