JP2007166388A - On-vehicle antenna device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車室内に設置される小型のアンテナ装置に係り、特に、円偏波パッチアンテナとして動作する2点給電方式のアンテナ素子を備えた車載用アンテナ装置に関する。 The present invention relates to a small antenna device installed in a vehicle interior, and more particularly to a vehicle-mounted antenna device including a two-point feeding antenna element that operates as a circularly polarized patch antenna.
近年、自動車の車室内にGPS(全地球測位システム)用の受信アンテナやETC(自動料金収受システム)用の送受信アンテナ等を設置することが一般化しつつある。このような車載用アンテナ装置には同軸ケ−ブル等を介して外部回路と接続されるアンテナ素子が具備されており、GPS信号やETC信号などの円偏波を受信したり送信する場合にはパッチアンテナ構造のアンテナ素子が多用されている。また、衛星波のように遠方から飛来する微弱電波は増幅してから外部回路へ伝送する必要があるため、アンテナ素子を搭載した回路基板に前置増幅器を実装すると共に、この回路基板に取り付けた板金製のシールド部材によって前置増幅器等の電子部品を電磁的にシールドするという構成の車載用アンテナ装置が広く知られている。 In recent years, it has become common to install a receiving antenna for GPS (Global Positioning System), a transmitting / receiving antenna for ETC (Automatic Toll Collection System), and the like in a passenger compartment of an automobile. Such an in-vehicle antenna device has an antenna element connected to an external circuit through a coaxial cable or the like, and when receiving or transmitting circularly polarized waves such as GPS signals and ETC signals. An antenna element having a patch antenna structure is often used. In addition, weak radio waves that travel from a distance, such as satellite waves, need to be amplified and transmitted to an external circuit. Therefore, a preamplifier is mounted on a circuit board on which an antenna element is mounted, and is attached to this circuit board. 2. Description of the Related Art A vehicle-mounted antenna device having a configuration in which an electronic component such as a preamplifier is electromagnetically shielded by a sheet metal shield member is widely known.
ところで、この種の車載用アンテナ装置のアンテナ素子として一般的な円偏波パッチアンテナには1点給電方式と2点給電方式とがあり、1点給電方式を採用すると給電回路が単純化できる等の利点があるが、2点給電方式を採用すると帯域幅が広がって軸比特性が向上できるという利点がある。そのため、2点給電方式のパッチアンテナは、GPS信号のような微弱な円偏波を受信するアンテナ素子として好適とされている。 By the way, a general circularly polarized patch antenna as an antenna element of this type of in-vehicle antenna device has a one-point feeding method and a two-point feeding method, and the feeding circuit can be simplified by adopting the one-point feeding method. However, when the two-point power feeding method is adopted, there is an advantage that the bandwidth is widened and the axial ratio characteristic can be improved. Therefore, a two-point feeding type patch antenna is suitable as an antenna element that receives weak circularly polarized waves such as GPS signals.
従来の2点給電方式の円偏波パッチアンテナは、放射導体が正方形(または円形)であって、この放射導体の2箇所の給電部は互いに90度離れた位置関係にあり、これらの給電部に供給される給電信号の位相差が90度となるように設定されている。また、放射導体は誘電体等からなる基板の片面に形成されており、この基板の他面にはほぼ全面に接地導体層が形成されている(例えば、特許文献1参照)。
前述したようにアンテナ素子として2点給電方式の円偏波パッチアンテナを採用すると、軸比特性が良好となってアンテナ感度の向上を期待できるが、アンテナ素子以外の要因によってインピーダンスの整合不良や軸比の劣化が発生することもあり、その場合は適宜手段でインピーダンスや軸比の補正を行わねばならない。例えば、車載用のアンテナ装置としては小型のGPS用アンテナやETC用アンテナのほかに、基地局から送信される地上波を受信するための比較的大型なダイバーシティアンテナも高い需要が見込まれるので、GPS用等の小型のアンテナ装置の回路基板にダイバーシティアンテナの前置増幅器を配設しておけば、アンテナ機構が集約できて配線も簡素化されるため好ましい。ただし、この場合、前置増幅器を覆うシールド部材の平面視形状を円偏波パッチアンテナとは異形の長方形等にしておかないと小型化に支障をきたしてしまうため、グラウンドとして動作する該シールド部材が円偏波パッチアンテナのインピーダンス特性や軸比特性に悪影響を及ぼす可能性が高く、その補正が必要となる。しかしながら、従来例に係る2点給電方式の円偏波パッチアンテナでは、インピーダンスや軸比の補正を簡単に行うことができず、90度位相差回路を設計変更する等の煩雑な作業を余儀なくされるため、コストアップや補正不良が発生しやすいという問題があった。 As described above, when a two-point feed type circularly polarized patch antenna is used as an antenna element, the axial ratio characteristics are improved and the antenna sensitivity can be improved. However, due to factors other than the antenna element, impedance mismatch or shaft The ratio may be deteriorated, and in such a case, the impedance and the axial ratio must be corrected by appropriate means. For example, in addition to a small GPS antenna and an ETC antenna, a relatively large diversity antenna for receiving a terrestrial wave transmitted from a base station is expected to be highly demanded as an in-vehicle antenna device. It is preferable to provide a diversity antenna preamplifier on a circuit board of a small antenna device for use, for example, because the antenna mechanism can be integrated and wiring can be simplified. However, in this case, if the shape of the shield member covering the preamplifier is not a rectangular shape or the like that is different from the circularly polarized patch antenna, it will hinder downsizing. However, there is a high possibility that the impedance characteristics and axial ratio characteristics of the circularly polarized patch antenna will be adversely affected, and correction thereof is necessary. However, the two-point feed type circularly polarized patch antenna according to the conventional example cannot easily correct the impedance and the axial ratio, and is forced to perform complicated work such as changing the design of the 90-degree phase difference circuit. For this reason, there is a problem in that cost increases and correction failures tend to occur.
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、2点給電方式の円偏波パッチアンテナのインピーダンスや軸比の補正が容易に行える車載用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 the actual situation of the prior art, and an object thereof is to provide an in-vehicle antenna device capable of easily correcting the impedance and axial ratio of a circularly polarized patch antenna of a two-point feeding method. There is to do.
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、接地導体層および給電回路が設けられた回路基板と、この回路基板に搭載された金属板からなるアンテナ素子と、前記回路基板を保持すると共に前記アンテナ素子を矩形状に囲繞する金属板からなる枠体とを備え、前記アンテナ素子には、前記接地導体層と所定の間隔を存して対向する金属平板からなり外縁部の90度離れた位置関係にある2箇所に径方向に切れ込む第1の切欠および第2の切欠が形成された放射導体板と、この放射導体板の給電部となる前記第1および第2の切欠の各最奥部から前記回路基板側へ延出する一対の切起こし片として形成されて前記給電回路に接続された第1の給電脚片および第2の給電脚片と、前記放射導体板の外縁部の複数箇所から前記回路基板側へ延出する切起こし片として形成されて該回路基板に固定された複数の取付脚片とが設けられていると共に、前記放射導体板の中心から前記第2の切欠の最奥部までの長さが該中心から前記第1の切欠の最奥部までの長さよりもインピーダンス補正分だけ短く設定されており、かつ、前記枠体が前記矩形の長手方向を前記第1の切欠の切れ込み方向に沿わせると共に短手方向を前記第2の切欠の切れ込み方向に沿わせた配置となるように構成した。 In order to achieve the above object, in the vehicle-mounted antenna device of the present invention, a circuit board provided with a ground conductor layer and a power feeding circuit, an antenna element made of a metal plate mounted on the circuit board, and the circuit board are provided. A frame made of a metal plate that holds and surrounds the antenna element in a rectangular shape, and the antenna element is made of a metal flat plate facing the ground conductor layer at a predetermined interval and having an outer edge 90. A radiating conductor plate having a first notch and a second notch cut in two radial positions, and the first and second notches serving as a feeding portion of the radiating conductor plate. A first feeding leg piece and a second feeding leg piece formed as a pair of cut and raised pieces extending from each innermost part to the circuit board side and connected to the feeding circuit; and an outer edge of the radiation conductor plate From a plurality of locations A plurality of mounting leg pieces formed as cut-and-raised pieces extending toward the board side and fixed to the circuit board, and from the center of the radiation conductor plate to the innermost part of the second notch Is set shorter than the length from the center to the innermost part of the first cutout by the amount of impedance correction, and the frame body extends in the longitudinal direction of the rectangle through the cutout of the first cutout. The short side direction is arranged along the cut direction of the second notch along the direction.
このような構成の車載用アンテナ装置は、アンテナ素子が2点給電方式の板金パッチアンテナであって、その放射導体板の外縁部に一対の給電脚片に対応する一対の切欠が形成されているが、金属板からなる枠体がアンテナ素子を矩形状に囲繞しており放射導体板に対するグラウンドの影響に偏りが生じてしまうことを考慮して、各切欠の最奥部(給電部)から放射導体板の中心までの長さを相違させることでインピーダンスの補正を行っている。すなわち、放射導体板の電気的かつ空間的に直交する二つの共振モードのうち、前記矩形の長手方向に沿う共振モードは短手方向に沿う共振モードに比してグラウンドの影響を強く受けるため、仮に放射導体板の中心から各給電部までの長さが同等であるとインピーダンスの不整合が発生してリターンロスが増大してしまうが、第2の切欠の最奥部から放射導体板の中心までの長さを第1の切欠の最奥部から該中心までの長さに比して所定量短く設定するという補正を行えば、インピーダンスを整合させてリターンロスを低減させることができる。したがって、90度位相差回路を設計変更する等の煩雑な補正作業を行う必要はなくなる。また、このアンテナ素子は取付脚片によって回路基板に安定的に固定できるため、機械的強度も確保しやすい。 The in-vehicle antenna device having such a configuration is a sheet metal patch antenna having a two-point power feeding antenna element, and a pair of notches corresponding to the pair of power feeding leg pieces are formed on the outer edge portion of the radiation conductor plate. However, considering that the frame made of a metal plate surrounds the antenna element in a rectangular shape and the influence of the ground on the radiation conductor plate is biased, radiation from the innermost part (feeding part) of each notch Impedance is corrected by making the length to the center of the conductor plate different. That is, among the two resonance modes orthogonal to each other electrically and spatially of the radiation conductor plate, the resonance mode along the longitudinal direction of the rectangle is strongly affected by the ground as compared with the resonance mode along the short direction. If the length from the center of the radiating conductor plate to each feeding portion is equal, impedance mismatch occurs and the return loss increases, but the center of the radiating conductor plate from the innermost part of the second notch increases. If the correction is performed such that the length of the first notch is set shorter by a predetermined amount than the length from the innermost part of the first notch to the center, the return loss can be reduced by matching the impedance. Therefore, it is not necessary to perform complicated correction work such as changing the design of the 90-degree phase difference circuit. Further, since this antenna element can be stably fixed to the circuit board by the mounting leg pieces, it is easy to ensure the mechanical strength.
上記の構成において、放射導体板の外縁部に、第1の切欠と略対称な位置に第3の切欠を形成すると共に第2の切欠と略対称な位置に第4の切欠を形成し、放射導体板の中心から第3の切欠の最奥部までの長さが該中心から第4の切欠の最奥部までの長さよりも軸比補正分だけ短く設定されていると、放射導体板の電気的かつ空間的に直交する二つの共振モードの共振長に所要の差を生じさせて軸比を補正することもできる。すなわち、前記矩形の長手方向に沿う共振モードは短手方向に沿う共振モードに比してグラウンドの影響を強く受けるため、仮に第3の切欠と第4の切欠の長さが同等であると、グラウンドの影響で両モードの共振周波数が相違して軸比が劣化してしまう。しかし、放射導体板の中心から第3の切欠の最奥部までの長さを該中心から第4の切欠の最奥部までの長さよりも軸比補正分だけ短く設定しておけば、90度位相差回路を設計変更する等の煩雑な補正作業を行わなくても軸比を補正することができる。なお、この場合において、枠体に前記矩形の短辺側の側板とアンテナ素子との間に配置される仕切り板が設けられていると、枠体とアンテナ素子とが異形であることに起因する軸比の劣化が低減できるため好ましい。 In the above configuration, a third notch is formed at a position substantially symmetric with the first notch and a fourth notch is formed at a position substantially symmetric with the second notch at the outer edge portion of the radiation conductor plate, If the length from the center of the conductor plate to the innermost part of the third notch is set shorter than the length from the center to the innermost part of the fourth notch by the axial ratio correction, It is also possible to correct the axial ratio by causing a required difference between the resonance lengths of two resonance modes that are electrically and spatially orthogonal. That is, since the resonance mode along the longitudinal direction of the rectangle is strongly influenced by the ground as compared with the resonance mode along the short direction, if the lengths of the third notch and the fourth notch are equal, The resonance ratio of both modes is different due to the influence of the ground, and the axial ratio is deteriorated. However, if the length from the center of the radiation conductor plate to the innermost part of the third notch is set shorter than the length from the center to the innermost part of the fourth notch by the axial ratio correction, 90. The axial ratio can be corrected without performing complicated correction work such as changing the design of the phase difference circuit. In this case, if the frame is provided with a partition plate arranged between the rectangular side plate on the short side and the antenna element, the frame and the antenna element are deformed. Since deterioration of an axial ratio can be reduced, it is preferable.
また、上記の構成において、回路基板のうちアンテナ素子の外方かつ枠体の内方となる領域に、外部アンテナと接続される前置増幅器が配設されていると、アンテナ機構が集約できる多機能化が図れるため好ましい。例えば、車両のガラス面に取り付けられて放射導体板を該ガラス面と対向させる車載用アンテナ装置において、外部アンテナが該ガラス面に配設されたダイバーシティアンテナであれば、ダイバーシティアンテナの近傍にその前置増幅器を無理なく配置させることが可能となって受信信号の減衰が抑制できると共に、放射導体板を所望電波の飛来方向にほぼ正対させて感度を高めることができる。 In addition, in the above configuration, when a preamplifier connected to an external antenna is disposed in an area of the circuit board that is outside the antenna element and inside the frame, the antenna mechanism can be integrated. It is preferable because it can be functionalized. For example, in an in-vehicle antenna device that is attached to a glass surface of a vehicle and has a radiating conductor plate facing the glass surface, if the external antenna is a diversity antenna disposed on the glass surface, the front of the diversity antenna The preamplifier can be arranged without difficulty, so that the attenuation of the received signal can be suppressed, and the sensitivity can be increased by making the radiation conductor plate substantially face in the direction in which the desired radio wave comes in.
また、上記の構成において、回路基板に接地導体層と対向する複数のランドが設けられており、これらランドに複数の取付脚片が半田付けされていると、各取付脚片と対向するランドとの間に静電容量が装荷されるため、アンテナ素子の小型化が促進できて好ましい。 Further, in the above configuration, a plurality of lands facing the ground conductor layer are provided on the circuit board, and when a plurality of mounting leg pieces are soldered to the lands, the lands facing each mounting leg piece Since the electrostatic capacity is loaded during this period, the antenna element can be reduced in size, which is preferable.
本発明の車載用アンテナ装置は、アンテナ素子が2点給電方式の板金パッチアンテナであって、その放射導体板の外縁部に一対の給電脚片に対応する一対の切欠が形成されているが、金属板からなる枠体がアンテナ素子を矩形状に囲繞しており放射導体板に対するグラウンドの影響に偏りが生じてしまうことを考慮して、各切欠の最奥部(給電部)から放射導体板の中心までの長さを相違させることでインピーダンスの補正を行っている。すなわち、放射導体板の電気的かつ空間的に直交する二つの共振モードのうち、前記矩形の長手方向に沿う共振モードは短手方向に沿う共振モードに比してグラウンドの影響を強く受けるため、放射導体板の中心から各給電部までの長さが同等であるとインピーダンスの不整合が発生してリターンロスが増大してしまうが、第2の切欠の最奥部から放射導体板の中心までの長さを第1の切欠の最奥部から該中心までの長さに比して所定量短く設定するという補正を行えば、インピーダンスを整合させてリターンロスを低減させることができる。したがって、インピーダンスの補正に90度位相差回路を設計変更する等の煩雑な補正作業を行う必要がなくなって、インピーダンス特性が良好な円偏波パッチアンテナを安価に製造することができる。 The in-vehicle antenna device of the present invention is a sheet metal patch antenna having a two-point power feeding antenna element, and a pair of notches corresponding to a pair of power feeding leg pieces are formed on the outer edge portion of the radiation conductor plate. Considering that the frame made of a metal plate surrounds the antenna element in a rectangular shape and the influence of the ground on the radiating conductor plate is biased, the radiating conductor plate starts from the innermost part (feeding part) of each notch. The impedance is corrected by making the length to the center of the difference. That is, among the two resonance modes orthogonal to each other electrically and spatially of the radiation conductor plate, the resonance mode along the longitudinal direction of the rectangle is strongly affected by the ground as compared with the resonance mode along the short direction. If the length from the center of the radiating conductor plate to each feeding part is equal, impedance mismatch occurs and the return loss increases, but from the innermost part of the second notch to the center of the radiating conductor plate If the correction is performed such that the length is set shorter by a predetermined amount than the length from the innermost part of the first notch to the center, the return loss can be reduced by matching the impedance. Therefore, it is not necessary to perform complicated correction work such as a design change of the 90-degree phase difference circuit for correcting the impedance, and a circularly polarized patch antenna having good impedance characteristics can be manufactured at low cost.
また、かかる車載用アンテナ装置にあっては、放射導体板の外縁部に、第1の切欠と略対称な位置に第3の切欠を形成すると共に第2の切欠と略対称な位置に第4の切欠を形成し、放射導体板の中心から第3の切欠の最奥部までの長さを該中心から第4の切欠の最奥部までの長さよりも軸比補正分だけ短く設定しておくことにより、放射導体板の二つの共振モードの共振長に所要の差を生じさせて軸比を補正することもできる。したがって、軸比の補正に90度位相差回路を設計変更する等の煩雑な補正作業を行う必要がなくなって、軸比特性が良好な円偏波パッチアンテナを安価に製造することができる。 In such an in-vehicle antenna device, the third notch is formed in the outer edge portion of the radiating conductor plate at a position substantially symmetric with the first notch and the fourth notch at the position substantially symmetric with the second notch. And the length from the center of the radiation conductor plate to the innermost part of the third notch is set shorter than the length from the center to the innermost part of the fourth notch by the axial ratio correction. Thus, the axial ratio can be corrected by causing a required difference between the resonance lengths of the two resonance modes of the radiation conductor plate. Therefore, it is not necessary to perform complicated correction work such as a design change of the 90-degree phase difference circuit to correct the axial ratio, and a circularly polarized patch antenna having a good axial ratio characteristic can be manufactured at low cost.
発明の実施の形態を図面を参照して説明すると、図1は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、図2は該アンテナ装置の正面図、図3は該アンテナ装置をブラケットから外した状態を示す背面側の斜視図、図4は図3に対応する正面側の斜視図、図5は該アンテナ装置にダイバーシティアンテナの信号ケ−ブルをコネクタ接続した状態を示す背面側の斜視図、図6は図5から信号ケ−ブルおよびブラケットを省略してケ−ブル挿入部分を明示した説明図、図7は該アンテナ装置および該ダイバーシティアンテナの全体の配置を示す背面図、図8は図7に対応する正面図である。 An embodiment of the invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an exploded perspective view of a vehicle-mounted antenna device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a front view of the antenna device, and FIG. FIG. 4 is a front perspective view corresponding to FIG. 3, and FIG. 5 is a rear view showing a state in which a signal cable of a diversity antenna is connected to the antenna device. 6 is an explanatory diagram in which the signal cable and the bracket are omitted from FIG. 5 and the cable insertion portion is clearly shown, and FIG. 7 is a rear view showing the overall arrangement of the antenna device and the diversity antenna. FIG. 8 is a front view corresponding to FIG.
これらの図に示すアンテナ装置1は、自動車のフロントガラス等のガラス面50(図7,8参照)の車室側の面に装着して使用される車載用アンテナ装置であり、ガラス面50の上端中央部に取り付けられるようになっている。このアンテナ装置1は、図示せぬ接地導体層や給電回路等が設けられた回路基板2と、回路基板2の一面(表面)に搭載されたGPS用のアンテナ素子3およびETC用のアンテナ素子4と、回路基板2の他面(裏面)に搭載されたシールドカバー5と、回路基板2の一端部に固設されて送受信回路等の外部回路と接続されるコネクタ部6と、回路基板2を保持してアンテナ素子3,4を囲繞する板金製の枠体7と、地上デジタル波を受信する外部アンテナ用の図示せぬ前置増幅器および該前置増幅器のコネクタ端子10などによって概略構成されている。すなわち、このアンテナ装置1は、GPS用アンテナとETC用アンテナを兼ね備えた統合アンテナ装置であると共に、外部アンテナである一対のダイバーシティアンテナ20(図7,8参照)の前置増幅器を組み込んだ多機能なアンテナ装置となっている。
The
回路基板2には、アンテナ素子3,4と対向する領域に接地導体層が設けられていると共に、シールドカバー5に覆われた領域にアンテナ素子3,4用の電子回路部(給電回路を含む)が設けられている。この回路基板2の左右の辺縁部には、各ダイバーシティアンテナ20用の前置増幅器および該前置増幅器のコネクタ端子10が配設されており、回路基板2の2箇所の隅部を切り欠いて形成された逃げ部2aの近傍に各コネクタ端子10が実装されている。
The
アンテナ素子3は金属板のプレス加工等によって形成された板金パッチアンテナであり、GPS信号の受信に好適な2点給電方式の円偏波パッチアンテナとして製造されている。このアンテナ素子3は、中央に正方形の開口部30が形成されて外縁部の等間隔な4箇所に第1〜第4の切欠31〜34が形成された金属平板からなる放射導体板35と、放射導体板35の第1および第2の切欠31,32の各最奥部から回路基板2側へ延出する一対の切起こし片として形成された第1の給電脚片36および第2の給電脚片37と、放射導体板35の四隅から回路基板2側へ延出する切起こし片として形成された4片の取付脚片38と、開口部30の周縁の等間隔な4箇所から回路基板2側へ延出する切起こし片として形成された4片の短絡脚片39とによって構成されている。ここで、放射導体板35は回路基板2上の接地導体層と所定の間隔を存して対向しており、各短絡脚片39が該接地導体層に半田付けされている。また、一対の給電脚片36,37は、接地導体層とは非接触で回路基板2を貫通し、シールドカバー5に覆われた領域で給電回路に接続されている。また、各取付脚片38は、接地導体層とは非接触で回路基板2を貫通し、シールドカバー5に覆われた領域で図示せぬランドに半田付けされているため、該ランドと該接地導体層との間に静電容量が装荷されることになってアンテナ素子3の小型化に寄与している。このように放射導体板35の外縁部の4箇所と内縁部の4箇所がそれぞれ取付脚片38と短絡脚片39によってバランスよく保持されているため、このアンテナ素子3は回路基板2上に安定的に支持されている。
The
放射導体板35の外形は略正八角形であり、取付脚片38の存する四隅の辺を除く各辺の中央部が内方(径方向)へ切り欠かれて第1〜第4の切欠31〜34となっている。そして、第1の切欠31の最奥部が第1の給電脚片36の基端部であることから第1の給電部P1となり、同様に第2の切欠32の最奥部が第2の給電脚片37の基端部であることから第2の給電部P2となる。これら一対の給電部P1,P2には、位相が90度ずれた給電信号が供給されるようになっているため、電気的かつ空間的に直交して振幅が同等の二つの共振モードで放射導体板35を共振させて円偏波を放射させることができる。
The outer shape of the
ただし、アンテナ装置1には、ダイバーシティアンテナ20の前置増幅器を電磁的にシールドするための板金製の枠体7が具備されており、グラウンドとして動作するこの枠体7がアンテナ素子3とは異形で該アンテナ素子3を囲繞しているため、枠体7の影響でアンテナ素子3のインピーダンス特性や軸比特性が若干劣化する可能性がある。そこで、本実施形態例では、各給電部P1,P2である第1および第2の切欠31,32から放射導体板35の中心までの長さを所定量異ならせることによってインピーダンスの補正を行い、かつ、第3および第4の切欠33,34から放射導体板35の中心までの長さを所定量異ならせることによって軸比の補正を行っている。すなわち、アンテナ素子3を矩形状に囲繞している枠体7の側板71,72は、長辺側の一対の側板71が第1および第3の切欠31,33の切れ込み方向に沿って延び、かつ短辺側の一対の側板72が第2および第4の切欠32,34の切れ込み方向に沿って延びているので、放射導体板35を励振させると長辺側の側板71に沿う共振モードが短辺側の側板72に沿う共振モードに比してグラウンドの影響を強く受けることになる。したがって、仮に放射導体板35の中心から各給電部P1,P2までの長さが同等であるとインピーダンスの不整合が発生してリターンロスが増大してしまうが、図2に示すように、放射導体板35の中心Oから第2の切欠32の最奥部(第2の給電部P2)までの長さD2を該中心Oから第1の切欠31の最奥部(第1の給電部P1)までの長さD1に比して所定量短く設定するという補正を行えば、インピーダンスを整合させてリターンロスを低減させることができる。また、仮に放射導体板35の中心Oから第3の切欠33の最奥部までの長さD3と第4の切欠34の最奥部までの長さD4とが同等であると、両モードの共振周波数が相違して軸比が劣化してしまうが、予め長さD3を長さD4よりも適宜寸法だけ短く設定しておけば、かかる軸比の劣化を補正することができる。なお、この枠体7には短辺側の側板72と平行に一対の仕切り板73が付設されており、これら仕切り板73を側板72とアンテナ素子3との間に配置させることでシールド効果を高めているため、側板71と仕切り板73とで画成される略正方形の空間内にアンテナ素子3を配置させることができ、これによっても枠体7に起
因する軸比の劣化が抑えられている。
However, the
アンテナ素子4は、金属板のプレス加工等によって形成された板金パッチアンテナであり、ETC信号の受信に好適な2点給電方式の円偏波パッチアンテナとして製造されているため、GPS用のアンテナ素子3に比べて小径かつ低背である。このアンテナ素子4は、金属平板からなり外縁部の等間隔な4箇所に切欠42を有する放射導体板41と、この放射導体板41の外縁部の90度離れた位置関係にある2箇所の切欠42の各最奥部から回路基板2側へ延出する一対の切起こし片として形成された第1の給電脚片43および第2の給電脚片44と、放射導体板41の四隅から回路基板2側へ延出する切起こし片として形成された4片の取付脚片45とによって構成されており、GPS用のアンテナ素子3の開口部30内に放射導体板41を臨出させている。また、一対の給電脚片43,44は、接地導体層とは非接触で回路基板2を貫通し、シールドカバー5に覆われた領域で給電回路に接続されている。また、各取付脚片45は、接地導体層とは非接触で回路基板2を貫通し、シールドカバー5に覆われた領域で図示せぬランドに半田付けされているため、該ランドと該接地導体層との間に静電容量が装荷されることになってアンテナ素子4の小型化に寄与している。このように放射導体板41の外縁部の4箇所が取付脚片45によってバランスよく保持されているため、このアンテナ素子4は回路基板2上に安定的に支持されている。
The
アンテナ素子4の放射導体板41は回路基板2上の接地導体層と所定の間隔を存して対向しているが、回路基板2とアンテナ素子3の放射導体板35との間隔に比べて、回路基板2と放射導体板41との間隔は狭くなっている。つまり、放射導体板41は開口部30を有する放射導体板35よりも高さ寸法が小さい。こうすることで、同調周波数が異なる2種類のアンテナ素子3,4を回路基板2上にスペース効率よく配置させることができると共に、各放射導体板35,41から放射される電波の干渉に起因するノイズの発生が抑制できる。なお、アンテナ素子3にはアンテナ素子4を包囲するように4片の短絡脚片39が設けられているので、これら短絡脚片39のシールド効果によっても両アンテナ素子3,4どうしの電磁的なアイソレーションは高められている。
The radiating
枠体7の短辺側の各側板72には、上方が開放端となっている切欠74や、下方が開放端となっている略L字形の切欠溝75が形成されている。また、枠体7には各側板72から内方へ延出する切起こし片として、支持片76、折曲舌片77および係止片78が折曲形成されている。支持片76は側板72に対して略直角に折曲された切起こし片であって、回路基板2の逃げ部2a内に臨出しているが、この支持片76の一部は逃げ部2a近傍で回路基板2を上から支えている。折曲舌片77は側板72から内方へ斜めに延出する切起こし片であって、回路基板2を下から支えており、この折曲舌片77の先端部はコネクタ端子10の近傍に位置している。係止片78は側板72から内方へ略ハ字形に延出する切起こし片であって、回路基板2を上から支えている。このように支持片76および係止片78と折曲舌片77とで回路基板2の左右の辺縁部を板厚方向に挟持しているため、枠体7は回路基板2を容易かつ確実に保持することができる。なお、枠体7は回路基板2の接地回路等と半田付けによって接続されている。
Each
枠体7の切欠溝75は、折曲舌片77が切り起こされたことによって側板72に生じる空所を含む略L字形の切欠であり、この切欠溝75に挿入したダイバーシティアンテナ20の信号ケ−ブル21が折曲舌片77に案内されてコネクタ端子10へ導かれるようになっている。すなわち、図7,8に示すように、アンテナ装置1が装着されているガラス面50の上端中央部の左右両側には、一対のダイバーシティアンテナ20が例えばフィルムアンテナとして配設されているので、各ダイバーシティアンテナ20から導出された信号ケ−ブル21の出力端部を、回路基板2に実装されている一対のコネクタ端子10にコネクタ接続する必要がある。枠体7に設けられた切欠溝75および折曲舌片77は、かかる信号ケ−ブル21の接続作業を円滑に行うためのものである。また、折曲舌片77に沿って導かれる信号ケ−ブル21は金属板のシャープエッジとの接触が回避できるため、走行中の振動などによって信号ケ−ブル21が損傷する虞もない。
The
このように本実施形態例に係るアンテナ装置1は、回路基板2上にアンテナ素子3,4を配設してGPS信号の受信とETC信号の送受信が行えるようにしてあると共に、地上デジタル波を受信するダイバーシティアンテナ20用の前置増幅器および該前置増幅器のコネクタ端子10を回路基板2の左右の辺縁部に配設してアンテナ機構を集約しているため、多機能で配線が簡素化できてスペースファクタも良好な優れた車載用アンテナ装置となっている。また、このアンテナ装置1はフロントガラス等のガラス面50に装着され、アンテナ素子3,4の放射導体板を35,41をガラス面50に対向させているので、これら放射導体板35,41をGPS信号やETC信号の飛来方向にほぼ正対させることができて良好な感度が期待できる。しかも、ガラス面50には、図7,8に示すように、各ダイバーシティアンテナ20がアンテナ装置1の近傍の左右両側に配設されているので、各ダイバーシティアンテナ20の近傍にその前置増幅器を配置させることができ、それゆえ受信した地上デジタル波の信号の減衰を抑制することができる。
As described above, the
また、このアンテナ装置1はアンテナ素子3の放射導体板35の開口部30内に、小径かつ低背なアンテナ素子4の放射導体板41を臨出させるという配置にしてあるため、各アンテナ素子3,4を回路基板2上にスペース効率よく配置させることができて小型化が容易であると共に、回路基板2に対して放射効率を確保するための煩雑な加工(板厚を部分的に変更する等の加工)を行う必要がない。そして、回路基板2上におけるアンテナ素子3,4の高さ寸法を相違させて放射導体板35,41を異なる平面内に保持し、かつ、アンテナ素子3の開口部30の周縁に沿って複数の短絡脚片39でアンテナ素子4を包囲しているため、アンテナ素子3,4どうしの電磁的なアイソレーションが高まっている。したがって、各放射導体板35,41から放射される電波の干渉に起因するノイズの発生が効果的に抑制されている。なお、これらのアンテナ素子3,4はいずれも板金パッチアンテナなので製造が容易であり、機械的強度も確保しやすい。また、アンテナ素子3,4は2点給電方式の円偏波パッチアンテナなので、広帯域化や軸比特性の向上が図りやすい。
Further, since the
ただし、このアンテナ装置1では、ダイバーシティアンテナ20用の前置増幅器のシールド部材である枠体7がアンテナ素子3とは異形で該アンテナ素子3を囲繞している関係上、枠体7がアンテナ素子3のインピーダンス特性や軸比特性に悪影響を及ぼす可能性があるため、その補正を考慮したうえで放射導体板35の径寸法や各給電部P1,P2の位置を設定している。つまり、アンテナ素子3は、放射導体板35の中心Oから第2の給電部P2(第2の切欠32の最奥部)までの長さD2を該中心Oから第1の給電部P1(第1の切欠31の最奥部)までの長さD1に比して所定量短く設定することによってインピーダンスの補正を行っていると共に、放射導体板35の中心Oから第3の切欠33の最奥部までの長さD3を該中心Oから第4の切欠34の最奥部までの長さD4よりも所定量短く設定することによって軸比の補正を行っているので、90度位相差回路を設計変更する等の煩雑な補正作業を行うことなく良好なインピーダンス特性や軸比特性が得られるようになっている。また、枠体7に付設した仕切り板73を側板72とアンテナ素子3との間に配置させることによって、シールド効果を高めているだけでなく、枠体7に起因する軸比の劣化も抑制している。
However, in this
また、このアンテナ装置1では、回路基板2の片面に支持片76および係止片78を係合させて他面に折曲舌片77を係合させることによって、回路基板2の左右の辺縁部を板厚方向に挟持するという簡素な支持構造を採用しているため、枠体7は回路基板2を容易かつ確実に保持することができる。しかも、支持片76がコネクタ端子10の近傍かつ裏側から回路基板2を支持しているため、ダイバーシティアンテナ20の信号ケ−ブル21をコネクタ端子10にコネクタ接続させる際に回路基板2が押し込まれても、裏側から支持片76に支持されている回路基板2には撓みが発生せず、よって回路基板2や実装部品の損傷を回避できて信頼性が高まっている。
In this
また、このアンテナ装置1では、ダイバーシティアンテナ20用の前置増幅器のシールド部材である枠体7が、ダイバーシティアンテナ20用の信号ケ−ブル21をコネクタ端子10へ導く機能も併せ持っている。すなわち、信号ケ−ブル21が枠体7の切欠溝75や折曲舌片77を経由してコネクタ端子10へ導かれるようになっているため、この信号ケ−ブル21は損傷の虞なく円滑にコネクタ端子10にコネクタ接続できるようになっている。
Further, in this
なお、上記実施形態例ではガラス面50に装着されるアンテナ装置1について説明しているが、ガラス装着型でない据置き型のアンテナ装置であっても本発明は適用可能である。
Although the
1 アンテナ装置
2 回路基板
3,4 アンテナ素子
5 シールドカバー
7 枠体
10 コネクタ端子
20 ダイバーシティアンテナ
21 信号ケ−ブル
30 開口部
31〜34 第1〜第4の切欠
35 放射導体板
36 第1の給電脚片
37 第2の給電脚片
38 取付脚片
39 短絡脚片
41 放射導体板
43 第1の給電脚片
44 第2の給電脚片
45 取付脚片
50 ガラス面
71,72 側板
73 仕切り板
P1,P2 給電部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記アンテナ素子には、前記接地導体層と所定の間隔を存して対向する金属平板からなり外縁部の90度離れた位置関係にある2箇所に径方向に切れ込む第1の切欠および第2の切欠が形成された放射導体板と、この放射導体板の給電部となる前記第1および第2の切欠の各最奥部から前記回路基板側へ延出する一対の切起こし片として形成されて前記給電回路に接続された第1の給電脚片および第2の給電脚片と、前記放射導体板の外縁部の複数箇所から前記回路基板側へ延出する切起こし片として形成されて該回路基板に固定された複数の取付脚片とが設けられていると共に、前記放射導体板の中心から前記第2の切欠の最奥部までの長さが該中心から前記第1の切欠の最奥部までの長さよりもインピーダンス補正分だけ短く設定されており、かつ、前記枠体が前記矩形の長手方向を前記第1の切欠の切れ込み方向に沿わせると共に短手方向を前記第2の切欠の切れ込み方向に沿わせた配置となるように構成したことを特徴とする車載用アンテナ装置。 A circuit board provided with a ground conductor layer and a feeding circuit, an antenna element made of a metal plate mounted on the circuit board, and a frame made of a metal plate that holds the circuit board and surrounds the antenna element in a rectangular shape With body,
The antenna element includes a first notch and a second notch that are formed by a metal flat plate facing the ground conductor layer at a predetermined interval and that are radially cut at two locations that are 90 ° apart from each other at the outer edge. A radiating conductor plate in which a notch is formed, and a pair of cut and raised pieces extending from the innermost portions of the first and second notches serving as a feeding portion of the radiating conductor plate to the circuit board side. The circuit is formed as a first feeding leg piece and a second feeding leg piece connected to the feeding circuit, and a cut-and-raised piece extending from a plurality of locations on the outer edge of the radiation conductor plate to the circuit board side. A plurality of mounting leg pieces fixed to the substrate, and the length from the center of the radiation conductor plate to the innermost part of the second notch is from the center to the innermost part of the first notch. Is set to be shorter than the length to the part by the impedance correction. And the frame body is arranged so that the longitudinal direction of the rectangle is along the cut direction of the first cutout and the short side is along the cut direction of the second cutout. An in-vehicle antenna device characterized by the above.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100887373B1 (en) * | 2007-06-29 | 2009-03-06 | 지에스넥스테이션 주식회사 | Circular Patch Antenna Apparatus |
JP2013098786A (en) * | 2011-11-01 | 2013-05-20 | Aisin Seiki Co Ltd | Antenna device |
CN111183554A (en) * | 2017-10-03 | 2020-05-19 | 株式会社村田制作所 | Antenna module and method for inspecting antenna module |
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2005
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