JP2007324656A - 車載用アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来技術の車載用アンテナ装置では、電気回路基板を備えるアンテナモジュールの枠体とベースプレートは、四隅に設けられた嵌合用ねじ部によって組み付けを行っており、その構造上の問題から枠体とベースプレート間に隙間が生じることによって、アンテナ性能が変動する問題があった。
【解決手段】本発明による車載用アンテナ装置は、車両用窓ガラスの車室側のガラス面に設けられた放射導体と、前記ガラス面に前記放射導体を包囲するように固着されているベースプレートと、前記放射導体を包囲する側に開口を有する箱状の形状を為し、前記ベースプレートに取り付けられるハウジングとを備え、前記ベースプレートが、前記ハウジングの4つの側壁部に対して、それぞれ略平行な面となる４つの漏洩防止壁部を有することを特徴とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、自動車等の車両の窓ガラスに装着される車載用アンテナ装置、特に、車載用アンテナ装置に用いられるベースプレートに漏洩防止壁部を設け、放射エネルギー利得の安定性を向上させる車載用アンテナに関する。

従来、自動車のリアガラスやフロントガラスの車室側の内表面に放射導体を形成させ、車室側の内表面に前置増幅回路を含む電子回路ユニットを取り付けることによって、衛星や地上局から送信されてくる円偏波や直線偏波の受信等を可能にした車載用アンテナ装置が知られている。この種のアンテナ装置は、ルーフ等の車室外に設置されるアンテナ装置と比べ、長寿命化が図られ、盗難の危険性も少ないという利点を有する。また、車室内の窓ガラス近傍に据え置かれるアンテナ装置と比べた場合にも、自動車を運転する者にとっては視野角が広いという利点も有する。

この種の車載用アンテナ装置においては、リアガラスやフロントガラス等のガラス板の車室側の内表面に取り付けられる電子回路ユニットが、前置増幅回路等を設けた回路基板をハウジング内に収納するように構成されている。また、ガラス板に形成されている所定形状の放射導体は、フィーダ線などを介して回路基板と電気的に接続されており、放射導体に対する給電や受信信号の取り込みができるようになっている。

ここで、図面を参照して、先行技術の形態を説明する。図17は、車載用アンテナユニットの装着位置を示す説明図である。図17(a)は、自動車の側面図であり、図17(b)は、リアガラスを車室側から見た平面図である。

車載用アンテナユニットは、図17 (a)及び図17 (b)に示すように、自動車50のリアガラス51の車室側の内表面に地上局用アンテナ装置 100と衛星用アンテナ装置200を並設して構成されている。地上局から送信されてくる直線偏波（垂直偏波）が地上局用アンテナ装置100によって受信可能であり、衛星から送信されてくる円偏波が衛星用アンテナ装置200によって受信可能である。この車載用アンテナユニットは、地上局用アンテナ装置100と衛星用アンテナ装置200を相互補完的に動作させることにより、常に良好な受信感度が得られるようにすることもできる。

ここで、衛星用アンテナ装置200について説明する。図18〜図20は車載用アンテナユニットを構成する衛星用アンテナ装置を示すものである。図18は、衛星用アンテナ装置の電子回路ユニットを示す斜視図であり、図19は、電子回路ユニットのベースプレートと放射導体との位置関係を示す説明図であり、図20は、電子回路ユニットの分解斜視図である。このアンテナ装置200は、パッチアンテナであって、リアガラス51の車室側の内表面に取り付けられる電子回路ユニット21と、リアガラス51の内表面に形成された放射導体22及び接地導体23とによって主に構成されている。電子回路ユニット21は、リアガラス51の内表面に固定されたベースプレート24と、例えば同軸線状のフィーダ線25を介して放射導体22および接地導体23と電気的に接続された回路基板26と、この回路基板26を収納してベースプレート24に取り付けられたハウジング27と、コネクタカバー32と、一端部が回路基板26に接続されて他端部が図示しない外部の受信機に接続される出力ケーブル（例えば、同軸ケーブル）28と、地上局用アンテナ装置100に対して電源供給するためのDCケーブル9とを備えている。

尚、ハウジング27は、枠体30 と、カバー31とによって構成されている。

衛星用アンテナ装置200の各部の構成について詳しく説明する。図19に示すように、放射導体22は、略方形に形成されたパッチ電極であって、一方の対角線の両端部に切欠き状の縮退分離素子22aが装荷されている。接地導体23は、枠状に形成されたグラウンド電極であって、所定の間隔を存して放射導体22を包囲している。これらの放射導体22及び接地導体23は、Ag等の良導電性金属からなる導体層である。図19に示すように、放射導体22の給電点にはフィーダ線25の内部導体が接続されている。また、接地導体23にはフィーダ線25の外部導体が接続されている。

ベースプレート24は、開口部24aを包囲する四角形状に形成されており、複数箇所に雌ねじ部24bが立設されている。そして、これらの雌ねじ部24bにそれぞれ枠体30の外方突出片30aに挿通した固定ねじ33を締結させることによって、枠体30がベースプレート24にねじ止め固定されるようになっている。図19に示すように、このベースプレート24は湿度硬化性樹脂34を用いてリアガラス51に固定される。

図20に示すように、方形枠状の枠体30は、相対向する一対の側壁部30b及び30cと、相対向する一対の側壁部30d及び30eとによって主に構成され、側壁部30b、30cの長手方向両端部にそれぞれ外方突出片30aが延設されている。枠体30のうちリアガラス51と対向する側の端部は、ベースプレート24の開口部24aに遊嵌状態で挿入される嵌め込み部30fとなっており、この嵌め込み部30fの四隅に隣接して形成されているストッパ部30gが開口部24a近傍のベースプレート24上に載置される。こうして四隅のストッパ部30gをベースプレート24に当接させることにより、嵌め込み部30fの開口部24a内への挿入量をベースプレート24の板厚未満に設定している。これらのストッパ部30gは、側壁部30b及び30cの長手方向両端部に形成されて、隣接する側壁部30d及び30eに対して、僅かに突出している。また、枠体30には嵌め込み部30f側と逆側の端部近傍に多数の小孔30hが穿設されている。

枠体30の各側壁部30b〜30eには、内部空間へ向けて切り起こされた舌片30jと、舌片30jを形成するために必要な透孔30kとが設けられており、内方へ折り曲げた各舌片30jによって回路基板26が支持される。そして、側壁部30bに設けられた透孔30kが水抜き用の孔としても機能するようになっている。

図20に示すように、回路基板26の片面は、図示しない各種電子部品が実装された部品実装面26aとなっている。この部品実装面26aには、一端部が放射導体22及び接地導体23に接続されたフィーダ線25の他端部が、対をなすコネクタ36及び37を介して接続されている。つまり、フィーダ線25の他端部が前置増幅回路の入力部に接続されている。また、部品実装面26aには同軸ケ−ブル28とDCケーブル9の各端部が半田付けされており、同軸ケ−ブル28の他端部にはコネクタ38が取着されている。部品実装面26aの周縁部の複数箇所は枠体30に半田付けされている。これにより、枠体30が電気的にグラウンドとして機能すると共に、回路基板26と枠体30とが機械的に接合される。回路基板26の他面（裏面）、つまり放射導体22および接地導体23との対向面は、Au等の良導電性金属からなる導体層が形成された電波反射面26bとなっている。この電波反射面26bの周縁部は、枠体30の舌片30jによって複数箇所が支持される。

そのような衛星用アンテナ装置200は、先行技術として開示されている（例えば、特許文献1）。

特開2006-13957

しかしながら、従来の車載用アンテナ装置は、ハウジングを構成する枠体の組み付けとして、固定ねじを用いて、外方突出片30aに設けられた挿通穴を介し、ベースプレートの複数箇所に立設された雌ねじ部に組み付けることにより構成されている。そのため、その組み付け不良又は組み付け具合によっては、車載用アンテナ装置のアンテナ性能が変動するという問題が生じていた。即ち、ハウジングを構成する枠体とベースプレートとの間には、構造的に微小な隙間が生じており、枠体とベースプレートとの間の接続部が、導電性の喪失又はハイインピーダンス状態になると、その隙間から車載用アンテナ装置外部へと電磁界が漏洩してしまうという問題が生じていた。

より具体的には、図20に示すアンテナ装置構成では、ストッパ部30gによって、枠体30とベースプレート24との電気的接続が十分に確保されていれば、枠体30とベースプレート開口部24aとの間に隙間が生じたとしても、電磁界エネルギーの漏洩が問題とならないことが分かっている。しかしながら、枠体のストッパ部30gとベースプレート開口部24aとの間に、湿度硬化性樹脂などが付着することにより、電気的な接続が絶たれた場合、隙間部の長さは、例えば衛星放送波長帯（2.3GHz）で約2分の１波長の長さを有するスロットを構成させ、車載用アンテナ装置内の電磁界エネルギーを漏洩しやすくなる。

その結果、枠体のストッパ部30gとベースプレート開口部24aとの間の電気的接続を検査するため、各車載用アンテナ装置の生産時における組付け工程及び検査工程での負担が増大することになる。それにより、車載用アンテナ装置のコストアップの要因ともなる。

本発明は、上記課題を解決し、より高品質性及び高安定性を得る車載用アンテナ装置を提供することを目的とする。

本発明による車載用アンテナ装置は、車両用窓ガラスの車室側のガラス面に設けられた放射導体と、前記ガラス面に前記放射導体を包囲するように固着されているベースプレートと、前記放射導体を包囲する側に開口を有する箱状の形状を為し、前記ベースプレートに取り付けられるハウジングとを備えている。そして、前記ベースプレートが、前記ハウジングの4つの側壁部に対して、それぞれ略平行な面となる４つの漏洩防止壁部を有することを特徴としている。

更に別の本発明による車載用アンテナ装置は、車両用窓ガラスの車室側のガラス面に設けられた放射導体と、開口部を有して前記ガラス面に前記放射導体を包囲するように固着されているベースプレートと、一方の面に前記放射導体と間隔を存して対向する給電パターンが設けられた給電基板と、前記給電基板の他方の面と対向する対向面のほぼ全面に導体層が設けられ、前記対向面と逆側の面に前置増幅回路が設けられた回路基板と、前記回路基板と前記給電基板との間に両基板に対して略直角な姿勢で配置された接続小基板と、前記給電基板と前記回路基板と前記接統小基板について側部から収納する4つの側壁部を有する枠体と上部から収納するカバーとからなる、前記ベースプレートに取り付けられるハウジングとを備えている。そして、前記給電パターンを前記放射導体と電磁結合させて間接給電を行う車載用アンテナ装置であり、前記ベースプレートが、前記枠体の4つの側壁部に対して、それぞれ略平行な面となる４つの漏洩防止壁部を有することを特徴としている。

車載用アンテナ装置に備えられた枠体とベースプレートとの間の電気的接続状態に依存することなく、アンテナ性能を安定化させることができ、より高品質性及び高安定性を得ることができる。

まず、本発明の特徴的部分の説明とともに、実施例１を説明する。

(実施例１)
図1に、本発明による一実施例である枠体及びベースプレートについて、車載用アンテナ装置の部分的な分解斜視図を示す。

図1に示す方形枠状の金属製の枠体430は、図20に示す従来の車載用アンテナとほぼ同様に、金属製のベースプレート405に組み付けることが可能となっている。組み付け方法自体は本発明の主題でない。

図１に示すベースプレート405には、フィーダ線25を通すための開口部405hが設けられている。その開口部405hを介して、フィーダ線25の端部（給電部側）が平面アンテナに接続される（図示せず）。尚、開口部405hは、フィーダ線25の直径とその線保護用チューブ25bを通すだけの穴寸法で足り、開口部405hにフィーダ線25を通した後でフィーダ線25の端部（給電部側）の接続部を組立て可能であることは当業者に明らかである。

更に、本発明の特徴部分であるベースプレート405には、車載用アンテナ装置の放射エネルギーを外部に漏洩するのを防止する立設した金属製の“壁”（以下、漏洩防止壁と称する）が設けられている。漏洩防止壁は、相対向する一対の漏洩防止壁405b及び405cと、相対向する一対の漏洩防止壁405d及び405eとによって構成されている。漏洩防止壁405b、405c、405d、及び405eは、それぞれ枠体430の側壁部430b、430c、430d、及び430eの外側に配置するように略平行に設けられている。従って、漏洩防止壁の内側の面405b₁、405c₁、405d₁及び405e₁と枠体の側壁部の外側の面430b₂、430c₂、430d₂及び430e₂は互いに対向している。従来の車載用アンテナ装置(図20参照)では、ベースプレート24は、枠体のストッパ部30gとベースプレート開口部24aとの間の嵌合部において電気的接続を維持する必要があったため、その接続の程度によって、放射エネルギーの性能に変動が生じていた。しかしながら、本発明による実施例によれば、ベースプレート405に漏洩防止壁を設けることにより、図20に示す枠体の底部(30g)とベースプレート開口部24aとの間で電気的に非接続であったとしても、車載用アンテナ装置の利得損失を低減させることができる。尚、漏洩防止壁の構成配置は、車載用アンテナ装置のアンテナ性能に重要な影響を及ぼす1つの要素となるが、後述する規定方法によって、漏洩防止壁の構成配置は規定されている。また、図1において、枠体430に設けられた水抜き孔としての開口部430iに対応するように、漏洩防止壁405bには水抜き孔としての開口部405iが、後述する規定方法によって設けられている。

以下、本発明によるベースプレートに設けられる漏洩防止壁の構成と、その漏洩防止壁に設けられる開口部の構成についての規定方法を説明する。

まず、漏洩防止壁の構成についての規定方法を説明する。図2は、本発明による漏洩防止壁の構成配置の規定方法の説明図である。図2には、図1に示すベースプレート405と枠体430の外壁形状を簡略的に示した平面図であり、それぞれベースプレートの漏洩防止壁の内側面位置（図1に示す405b₁、405c₁、405d₁及び405e₁に対応する）を実線405Lで、枠体の側壁部の外側面位置（図1に示す430b₂、430c₂、430d₂及び430e₂に対応する）を破線430Lで示している。また、図2に示す平面図CC、側面図DD、及びEEは、図1に示す各方向から見た場合の図示CC、ＤD、及びEEに対応している。そして、図2には、ベースプレート24と方形枠状の枠体30との配置関係として重要となる要素寸法を、枠体‐漏洩防止壁間距離a₁及びa₂と、枠体の幅c及び長さdと、漏洩防止壁の高さb₁及びb₂として示してある。尚、漏洩防止壁高さb₁は、枠体幅cの範囲内の漏洩防止壁部の高さを表しており、同様に、漏洩防止壁高さb₂は、枠体長さdの範囲内の漏洩防止壁部の高さを表している。即ち、本発明によれば、ハウジングの4つの側壁部（即ち、枠体の4つの側壁部）に対して、それぞれ略平行な面となる４つの漏洩防止壁部を有している。そして、「枠体と漏洩防止壁との間の距離」は、それぞれ対向する枠体の外側面と漏洩防止壁の内側面との間の距離をいう。また、「漏洩防止壁高さ」は、ベースプレートに設けられた漏洩防止壁自体の高さ（図2に示すb₁）をいう。

図2において、枠体の幅c及び長さdは、車載用アンテナ装置の対応帯域の波長より短く、枠体の幅c及び長さdは、車載用アンテナ装置の対応帯域波長の5分の1波長より長く、枠体‐漏洩防止壁間距離a₁及びa₂は、波長の0.6%以下で規定されている。好適には、波長の0.3%以下とする。

また、図2において、漏洩防止壁の高さb₁及びb₂は、波長の3%以上で規定されている。好適には、波長の6%以上とする。

図１で説明したように、ベースプレート405に水抜き孔としての役割を果たす開口部405iを設けることもできる。開口部の最大径は、所定の寸法以上で確保しなければ、漏洩防止壁を設けたことにより、枠体に設けた水抜き孔の機能を果たすことができない。また、所定の寸法以下を確保しなければ、アンテナ性能に影響を及ぼすことになり、開口部を規定する上で1つの重要な要素となる。

そこで、漏洩防止壁に設けられる開口部の構成についての規定方法を説明する。

図3(a) は、漏洩防止壁の高さが低い場合の開口部の規定方法の説明図であり、図3(b)は、漏洩防止壁の高さが高い場合の開口部の規定方法の説明図である。図3(a)及び(b)には、漏洩防止壁の高さの異なる場合（b₁又はb₂）について、図1に示す枠体430とベースプレート405の外壁形状を、それぞれ簡略的に示している。図2及び3において、同様な構成要素には同一の参照番号を付している。また、ベースプレートの漏洩防止壁の内側面位置を実線405M（図3(a)参照）又は405N（図3(b)参照）で示し、図2に示すベースプレートの漏洩防止壁の内側面位置405Lと同様な要素と考えてよい。即ち、ベースプレートの漏洩防止壁の内側面位置405M又は405Nは、図2と同様に、図1に示す405b₁、405c₁、405d₁及び405e₁に対応する。また、図3に示す枠体の側壁部の外側面位置430Lは、図2と同様に、図1に示す430b₂、430c₂、430d₂及び430e₂に対応している。また、図3に示す平面図CC、側面図DD、及びEEは、図1に示す各方向から見た場合の図示CC、ＤD、及びEEに対応している。図3(a)及び(b)に示す枠体の側壁部に設けられている開口部430Liは、図1に示す430iに対応し、漏洩防止壁の高さb₁（図3(a)参照）又はb₂（図3(b)参照）の高低の場合分けは、その枠体の開口部430Liとの位置関係によってもたらされる。

図3(a) では、漏洩防止壁の高さb₁が低いため、ベースプレート405Mの漏洩防止壁に設けられた開口部405Maが、枠体に設けられた開口部430Liに対応して、「へこみ形状」をしている様子を示す。他の開口部405Mb、405Mc、及び405Mdも、開口部405Maと同様の機能及び規定方法に基づき、代表的に開口部405Maについて説明する。開口部405Maと開口部430Liとを対応配置される理由は、枠体内部の水滴等を効果的に開口部405Maから排出させることが望ましいためである。図3(a)に示す開口部405Maの形状は、略楕円形状として示しているが、そのような開口部の大きさは、円形状、楕円形状又は多角形状でもよく、波長との関係から最大径（円であれば直径、楕円であれば長径、多角形状であれば最大長径となる）によって規定され、以下、「開口部の最大径」と称する。図3(a)に示す開口部405Maの最大径は、e₁として示される。ここで、開口部405Maと開口部430Liとを対応配置させなくても、枠体−ベースプレート間距離を調整することによって開口部405Maの機能を満たすのであれば、開口部405Maと開口部430Liとの間の厳密な寸法配置及び形状は要求されない。即ち、枠体に設けられた開口部430Liの形状及び高さf₁と、ベースプレートに設けられた開口部405Maの形状及び高さとの配置関係において、特定する必要はなく、水抜きとしての機能を満たすものであればよい。

図3(b) では、漏洩防止壁の高さb₁が低いため、漏洩防止壁405Nに設けられた開口部405Naが、枠体に設けられた開口部430Liに対応して、「円形状」をしている様子を示す。他の開口部405Nb及び405Ndも、開口部405Naと同様の機能及び規定方法に基づき、代表的に開口部405Naについて説明する。開口部405Naと開口部430Liとを対応配置される理由は、枠体内部の水滴等を効果的に開口部405Naから排出させることが望ましいためである。図3(b)に示す開口部405Naの最大径は、e₂として示される。ここで、開口部405Naと開口部430Liとを対応配置させなくても、枠体−ベースプレート間距離を調整することによって開口部405Naの機能を満たすのであれば、開口部405Naと開口部430iとの間の厳密な寸法配置及び形状は要求されない。即ち、枠体に設けられた開口部430Liの形状及び高さf₂と、ベースプレートに設けられた開口部405Naの形状及び高さとの配置関係において、特定する必要はなく、水抜きとしての機能を満たすものであればよい。更に、開口部405Nb及び405Ncとして示すように、例えば傾きを有するような「楕円形状」のように変形利用することも可能であり、開口部405Nb及び405Ncの最大径も、説明の便宜のためにe₂として示している。

開口部を構成する最大径は、車載用アンテナ装置の対応帯域波長の4分の1以下の長さであり、且つ、開口部を構成する開口サイズの面積は、直径2mmの円の面積より大きく、車載用アンテナ装置の対応帯域波長の2乗値の1.5%以下となるように規定されている。

以下、本発明によるベースプレートに設けられる漏洩防止壁の構成と、その漏洩防止壁に設けられる開口部の構成について、本発明による規定方法に基づいて規定する理由を説明する。

まず、枠体‐漏洩防止壁間距離a₁及びa₂を、波長の0.6%以下と規定する理由について説明する。

図4に、枠体‐漏洩防止壁間の距離とアンテナ利得変動量の特性図を示す。図4には、漏洩防止壁の高さ（b₁及びb₂）における枠体‐漏洩防止壁間の距離a₁及びa₂を共に、対波長比で0〜1.1％まで変化させた場合のアンテナ利得変動量を示している。尚、アンテナ利得変動量は、左旋偏波（LHC）での仰角20deg断面についての平均利得値の相対変動量であり、枠体‐漏洩防止壁間距離a₁及びa₂を0.16％のときの平均利得を0[dB]として正規化して表している。図4から明らかなように、枠体‐漏洩防止壁間距離a₁及びa₂が増大するに従って、アンテナ利得が低減していくことが分かる。また、一般的に許容できるアンテナ利得変動量を1dBとしたとき、少なくとも枠体‐漏洩防止壁間距離a₁及びa₂を波長の0.7%以下すべきであり、従って波長の0.6%以下であれば、要求されるアンテナ性能を十分に満たすことができる。

また、枠体‐漏洩防止壁a1及びa2の距離が狭いほどアンテナ性能が良いことも分かり、好適には、波長の0.3%以下とすれば、変動量0[dＢ] に対し、ほぼ測定誤差の範囲内である。従って、枠体‐漏洩防止壁間距離a₁及びa₂を、波長の0.6%以下で規定している。このように規定することで、アンテナモジュール内部から外部に放射しようとする放射エネルギーを遮断することができ、安定したアンテナ性能が得られることが分かる。

次に、漏洩防止壁の高さb₁及びb₂を、波長の3%以上で規定する理由について説明する。

図5に、ベースプレートの漏洩防止壁高さとアンテナ利得変動量の特性図を示す。図5には、枠体‐漏洩防止壁間距離(a₁及びa₂)を波長の0.15％において、漏洩防止壁高さb₁及びb₂を共に、1.5〜6％まで変化させた場合のアンテナ利得変動量を示している。尚、アンテナ利得変動量は、左旋偏波（LHC）での仰角20deg断面についての平均利得値の相対変動量であり、漏洩防止壁高さb₁及びb₂を無限大高さのときの平均利得を0[dB]として正規化して表している。図5から明らかなように、漏洩防止壁の高さb₁及びb₂を低くするに従って、アンテナ利得が低減していくことが分かる。また、一般的に許容できるアンテナ利得変動量を1dBとしたとき、少なくとも漏洩防止壁の高さb₁及びb₂を波長の2.5％以上にすべきであり、波長の3.0％以上であれば、要求されるアンテナ性能を好適に満たすことができる。

又、漏洩防止壁の高さb₁及びb₂の高さが高いほどアンテナ性能が良いことも分かり、好適には、6％以上とすれば、変動量0[dＢ] に対し、ほぼ測定誤差の範囲内である。従って、漏洩防止壁高さb₁及びb₂の高さを、3%以上で規定している。このように規定することで、アンテナモジュール内部から外部に放射しようとする放射エネルギーを遮断することができ、安定したアンテナ性能が得られることが分かる。

図6に、本発明による車載用アンテナ装置のインピーダンス特性について、従来の車載用アンテナ装置と実測比較したスミスチャートを示す。図6(a)は、従来の車載用アンテナ装置において、ハウジングとベースプレートとの間で、電気的接触時（図示502）と電気的非接触時（図示501）のインピーダンス特性比較図であり、図6(b)は、本発明による車載用アンテナ装置において、ハウジングとベースプレートとの間で、電気的接触時（図示502）と電気的非接触時（図示501）のインピーダンス特性比較図である。ここで、ハウジングとベースプレートとの間での電気的非接触時とは、ベースプレートと枠体の嵌合部が電気的にハイインピーダンス状態のときをいい、電気的接触時とは、全てが正常に接触している状態をいう。図6(a)において、ハウジングとベースプレートの接続状態が変化すると、平面アンテナの円偏波共振の特徴であるインピーダンス特性の「くぼみ」（図示AA）が消滅し、アンテナ特性が変動している様子が分かる。これに対し、図6(b)において、車載用アンテナ装置とベースプレートの接続状態に影響されることなく、円偏波励振状態が確保されていることが分かる（図示BB）。

従って、本発明による車載用アンテナ装置では、車載用アンテナ装置に備えられた枠体とベースプレートとの間の電気的接続状態に依存することなく、アンテナ性能を安定化させることができ、より高品質性及び高安定性を得ることができることが確認された。

次に、ベースプレートに設けられた漏洩防止壁の開口部の最大径e₁又はe₂は、波長の4分の1以下の長さであり、枠体430L内部の水滴等を効果的に開口部405Naから排出させるために、開口部を構成する開口サイズの面積は、直径2mmの円の面積より大きく、車載用アンテナ装置の対応帯域波長の2乗値の1.5%以下として規定する理由について説明する。

枠体30(図20)に水抜き孔用の開口部30iは、車載用アンテナ装置が地表面に対して傾斜しているリアガラス51に取り付けられるため、車載用アンテナ装置内の電子回路ユニット21の最下部付近に配設する。即ち、水抜き孔用の開口部を車載用アンテナ装置に設けることにより、車載用アンテナ装置内部に水滴が侵入しても、回路基板26の実装面26aや電波反射面26bが水に満たされてしまうおそれがなくなる。そのことは先行技術として開示されている（例えば、特許文献1）。また、開口部で表面張力を受ける水滴を好適に排出させるために、従来の車載用アンテナ装置の市場実施に基づく経験値から、開口部の面積は、直径2mmの円の面積より大きいことが必要であることが分かっている。そして、従来の車載用アンテナ装置では、漏洩防止壁が無いために、水抜き孔としての開口部の機能には問題が生じていなかった。しかしながら、本発明の車載用アンテナ装置ではベースプレートに漏洩防止壁を設けることになる。漏洩防止壁に開口部を設ける場合には、前述したように、本発明によりアンテナ性能を損なわない開口部の構成を新たに規定している。

図7は、ベースプレートの漏洩防止壁に開口部を設けた場合における開口部の面積に対する利得変動量を示す図である。同図において、開口部の面積を波長の2乗値に対する比で0〜約1.6%まで変化させた場合のアンテナ利得変動量を示している。尚、アンテナ利得変動量は、左旋偏波（LHC）での仰角20deg断面についての平均利得値の相対変動量であり、開口部の面積がゼロのときの平均利得を0[dB]として正規化して表している。図7から明らかなように、開口部の面積が増大するに従って、アンテナ利得が低減していくことが分かる。また、一般的に許容できるアンテナ利得変動量を1dBとしたとき、少なくとも開口部の面積を波長の2乗値の1.5%以下であれば、要求されるアンテナ性能を十分に満たすことができる。尚、開口部面積が小さくても、スリット状の開口部とした場合には、そのスリットの長さが波長の2分の1程度となると、共振して放射エネルギーの漏洩を招くことも考えられる。そこで、開口部を構成する最大径は、車載用アンテナ装置の対応帯域波長の4分の1以下の長さとして規定すれば、要求されるアンテナ性能を十分に満たすことができる。これにより、ベースプレートの漏洩防止壁に開口部を設けるために、開口部を構成する最大径については、波長の4分の1以下の長さとし、且つ、開口部を構成する開口サイズの面積については、直径2mmの円の面積より大きく、車載用アンテナ装置の対応帯域波長の2乗値の1.5%以下となるように規定する。

従って、実施例1で説明したベースプレート構造を備える車載用アンテナ装置であれば、枠体のストッパ部30gとベースプレート開口部24aとの間の嵌合部において電気的に非接続であったとしても、アンテナ性能の変動を低減でき、より安定した高品質のアンテナモジュールを提供することができる。また、所定の規定方法による開口部をベースプレートに設ければ、従来の車載用アンテナ装置と同様に、好適に余分な水滴を排出できる機能を持たせることができる。

また、そのような機能又は効果を有することにより、より生産効率を上げることができ、量産効率に基づくコストダウンも期待できる。

次に、間接給電型の車載用アンテナ装置に本発明を適用した実施例2について説明する。

(実施例2)
間接給電型の車載用アンテナ装置は、従来の車載用アンテナ装置（図18〜20）とは異なり、給電線（図20で示すフィーダ線25）を要しない構成となっており、従来の車載用アンテナ装置を直接給電型の車載用アンテナ装置と称することにより、区別する。

実施例2においても、以下のように所定の規定方法に基づいて、構成されている。

枠体の幅c及び長さdは、車載用アンテナ装置の対応帯域の波長より短く、枠体の幅c及び長さdは、車載用アンテナ装置の対応帯域波長の5分の1波長より長く、枠体‐漏洩防止壁間距離a₁及びa₂は、波長の0.6%以下で規定されている（図2参照）。好適には、波長の0.3%以下とする。

また、漏洩防止壁の高さb₁及びb₂は、波長の3%以上で規定されている（図2参照）。好適には、波長の6%以上とする。

開口部を構成する最大径は、車載用アンテナ装置の対応帯域波長の4分の1以下の長さであり、且つ、開口部を構成する開口サイズの面積は、直径2mmの円の面積より大きく、車載用アンテナ装置の対応帯域波長の2乗値の1.5%以下となるように規定されている。（図3参照）。

図8は、間接給電型の車載用アンテナ装置における給電構造の基本構成を示す斜視図であり、図9は、図8をA方向から見た側面図である。図8において、平面アンテナ350が、窓ガラスに塗布又は貼付されている。この平面アンテナ部350を覆うようにキャビティ構造を有する電子回路ユニット304が組み付けられるが、図面を分かりやすくするために、電子回路ユニットを構成するハウジングの外形線のみ示す。電子回路ユニット304は、平面アンテナ350に対向する側に開口を有する箱状のハウジングと、ハウジング内部に設けられる前置増幅回路を含む回路基板（図示せず）と、給電パターン322及び323を設けた給電基板(図示せず)と、給電線390及びベースプレート(図示せず)とを備えている。

電子回路ユニット304には、平面アンテナ350に対向する側に2個の給電パターン322及び323が、電子回路ユニット304に一体として設けられている。これら給電素子は、導電性材料よりなる矩形状電極で構成される。

図8及び図9の例では、給電パターン322は、放射導体302及び接地導体303の一部に対向（オーバラップ）し、給電パターン323は、接地導体303の一部に対向し、容量結合する（間接給電）。電子回路ユニット304を窓ガラス51に組み付けた状態で、給電パターン322及び323と平面アンテナ350との間の距離（隙間）は、図9に示すように、所定値fとなるように設定されている。尚、給電パターン322及び323は、所定のギャップgを介して、垂直に配置されている。給電パターン322及び323は、電子回路ユニット304内の増幅器（図示せず）に、給電線390を介して接続することができる。尚、図9には、給電線として同軸線を用いて増幅器を含む電子回路（図示せず）に接続する様子も示してある。同軸線の代わりに、平行2線又はマイクロストリップラインを用いても構成させることができる。

図8及び図9に示すように、平面アンテナ350を構成する放射導体302と接地導体303に対して、給電パターン322及び323を介して容量結合させることにより、直接給電に要する配線を用いることなく、間接給電することができる。

次に、本実施例における具体的な間接給電型車載用アンテナ装置の構成を説明する。図10は、車載用アンテナ装置に楠えられる電子回路ユニットを示す斜視図である。図11は、電子回路ユニットのカバーを外した状態を示す斜視図である。図12は、電子回路ユニットの分解斜視図である。図13は、電子回路ユニットを一部省略して示す平面図である。そして、図14は、図13のVII-VII’線に沿う断面図である。図15は、回路基板の平面図であり、図16は、給電基板の平面図である。

図10〜16に示すように、電子回路ユニット304は、方形状の開口305aを有するベースプレート305と、開口305aと略同形の開口306aを有する枠体306と、この枠体306に保持されて開口306a内で互いに平行に配置された給電基板307 及び回路基板308と、これら両基板307及び308間に略直角な姿勢で介設された接続小基板309と、枠体30６に冠着されて開口306aを蓋閉するカバー310と、枠体306をベースプレート305に脱着可能に固定している一対の固定ねじ311とによって構成されている。なお、枠体306とカバー310は電子回路ユニット304のハウジング312に相当し、このハウジング312内に給電基板307と回路基板308および接続小基板309等が収納保持されている。

図12に示すように、枠体306には、給電基板307の高さ位置を規定する第1の支持片313が設けられ、この支持片313と第1の舌片315とによって給電基板307の周縁部が板厚方向に挟持される。支持片313と舌片315を内方へ折り曲げたことによって、枠体306には透孔319が形成されている。また、第2の支持片314は回路基板308の高き位置を規定し、この支持片314と第2の舌片316とによって回路基板308の周縁都が板厚方向に挟持される。側板306bの支持片314と舌片316を内方へ折り曲げたことによって、枠体306には透孔320が形成されている。開口306aの四隅に設けられた受け部317は第2の支持片314と同様に回路基板308の高さ位置を規定しており、各受け部317が回路基板308の四隅の受け面となっている。また、この枠体306には内部空問を外部空間と連通させる一対の水抜き孔321が形成されており、これら水抜き孔321はガラス面352に取り付けたときに地表面側に配置される下端側の側板306bに形成されている。

枠体306について更に詳説すると、方形状の開口306aを包囲する4つの側壁部306bと、相対向する2つの側壁部306bから外方へ突出する一対の取付片306cとによって概略構成される。両取付片306cはベースプレート305の各外形突出片305bと対応する位置に突設されており、これら取付片306cには固定ねじ311を挿通させるための貫通孔306dが形成されている。また、この枠体306には、側壁部306bから内方へ折り曲げられた第1及び第2の支持片313及び314と、支持片313及び314の近傍で側壁部306bから内方へ切り起こされた第1及び第2の舌片315及び316と、開口306aの四隅で隣接する側壁部306b を連接している受け部317と、両取付片306cの基端および各受け部317の先端から起立するガイド片318とが設けられている。

給電基板307は、枠体306に保持された状態でガラス面51に近接して配置され、その片面（ガラス面51との対向面）は、給電パターン322と給電パターン323が設けられたパターン形成面307aとなっている。パターン形成面307aは、主として放射導体302と対向する位置に設けられている。この給電基板307には接続小基板309の一端部を挿通させるための接続孔307bが、この接続孔307bは給電パターン322と給電パターン323との間に設けられている。

回路基板308は、給電基板307と所定の間隔を存して対向するように枠体306に保持されており、この回路基板308の片面(給電基板307との対向面)はほほ全面に導体層が設けられた電波反射面308aとなっている。また、回路基板308の他面は電子部品(図示省略)やコネクタ324が搭載された部品実装面308bとなっており、この部品実装面308bには一部を図示した前置増幅回路325(図示せず)が設けられている。図12に示すように、この回路基板308には、接続小基板309の他端部を挿通させるための接続孔308cが穿設されている。また、回路基板308の周縁部には、枠体306のガイド片318を挿通させるための位置決め孔308dが複数箇所に穿設されていると共に、枠体306の取付片306cの基端部と対向する位置に凸状部308eが突設されており、さらにコネクタ324の取付箇所にやや大きめの凹状切欠部308fが形成されている。接続小基板309は、その両端部を接続孔307b及び308cに挿通させることにより、給電基板307と回路基板308に対して略直角な姿勢で配置される。

接続小基板309は、その両端部を接続孔307b及び308cに挿通することにより、給電基板307と回路基板308に対して略直角に配置される。接続小基板309の片面には伝送経路、例えばマイクロストリップライン（給電基板307と回路基板308とを電気的接続する１つ以上のラインであり、図示せず）が設けられており、接続小基板309の他面には接地ライン327が設けられている。そして、マイクロストリップラインの給電基板307側の端部が給電パターン322に半田付けされ、接地ライン327の給電基板307側の端部が給電パターン323に、接地ライン327の回路基板308側の端部が前置増幅回路325の前置接地端子部に、それぞれ半田付けされる。これにより、給電基板307と回路基板308が電気的に接続されている。

このようにして、回路基板308の部品実装面308bを覆うようにしてカバー310を枠体306に冠着させた後、車室内において、ガラス面51に固着されているベースプレート305の開口305a内へ枠体306を揮入して取付片306cを外形突出片305bに重ね合わせ、固定ねじ311を挿通穴306dに挿通して雌ねじ孔305cに固定させる。こうして枠体306をベースプレート305にねじ止めすることによって電子回路ユニット304はガラス画51に取り付けられ、給電パターン322が放射導体302及び接地導体303と近接して対向すると共に、給電パターン323が接地導体303と近接して対向する。したがって、外部の受信機から導出された同軸ケーブル(図示せず)をコネクタ324に接統すれば、給電パターン322が放射導体302及び接地導体303と電磁結合すると共に、給電パターン323が接地導体303と電磁結合して間接給電が行えることとなり、放送波の受信が可能となる。

ここで、図13には、本発明の特徴である漏洩防止壁(305d、305e、305f、及び305g)を有するベースプレート305を概略的に示している。同様に、図14には、本発明の特徴である漏洩防止壁を有するベースプレート305を概略的に示している。

図2で説明した本発明の特徴部分であるベースプレートの漏洩防止壁に係る規定方法に重要な各寸法（a₁、a₂、b₁、b₂、c、及びd）について、図13及び図14にも同様に示してある。尚、図13及び図14に示す各寸法（a₁、a₂、b₁、c、及びd）は、図2に示す寸法と同一寸法と解するべきはなく、説明の便宜のため、同様の要素として同一の参照番号を付しているに過ぎないことは言うまでもない。

即ち、ベースプレート305と枠体306において、枠体の幅c及び長さdは、車載用アンテナ装置の対応帯域の波長より短く、枠体の幅c及び長さdは、車載用アンテナ装置の対応帯域波長の5分の1波長より長く、枠体‐漏洩防止壁間距離a₁及びa₂は、波長の0.6%以下で規定されている。好適には、波長の0.3%以下とする。

更に、漏洩防止壁の高さb₁は、波長の3%以上で規定されている。好適には、波長の6%以上とする。

また、ガラス面51に取り付けられた枠体306の開口部321とベースプレート305に開口部305jを設けることにより、内部空間に浸入した水滴が速やかに外部へ排出させることができる（図12）。ここで、開口部305jを構成する最大径は、車載用アンテナ装置の対応帯域波長の4分の1以下の長さであり、且つ、開口部を構成する開口サイズの面積は、直径2mmの円の面積より大きく、車載用アンテナ装置の対応帯域波長の2乗値の1.5%以下となるように規定されている。

実施例2のように構成すれば、車載用アンテナ装置は、接続小基板309を介して回路基板308と電気的に接続された給電基板307を枠体306内(ハウジング312内)に収納保持し、この給電基板307をリアガラスの内表面(車室側のガラス面51)に近接して対向させることにより、車載用アンテナ装置に備えられた枠体とベースプレートとの間の電気的接続状態に依存することなく、給電パターン322を放射導体302と電磁結合させて間接給電を行うことができる。

従って、実施例2で説明したような構成であれば、枠体とベースプレートとの間の電気的接続状態に依存することなく、アンテナ性能の変動を低減でき、より安定した高品質の車載用アンテナ装置を提供することができる。更に、コストアップに繋がる過剰な検査工程などの作業を行う必要がなくなり、より生産効率を上げることができ、コストダウン効果も期待できる。また、所定の規定方法による開口部をベースプレートに設ければ、従来技術と同様に、安定したアンテナ性能を維持しながら、好適に電気回路ユニット内の余分な水滴を排出できる機能を持たせることができる。

上述の実施例については代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換することができることは当業者に明らかである。例えば、実施例においては、漏洩防止壁を壁面状に説明したが、凹凸を有するものでもよい。また、実施例においては、枠体の側壁部と略並行として説明したが、ここでいう略平行とは、上述した規定方法の範囲内の平行度ばらつきを含む。更に、波長帯域を衛星用車載アンテナ装置として説明したが、波長帯域を特定するものではない。また、実施例では、リアガラスとして説明したがウィンドウシールドに固定又は、サイドガラス上に設置することもできる。尚、「枠体」、「ベースプレート」、及び「漏洩防止壁」は金属製として構成させる以外に、樹脂、ガラスなどの非金属材料製とし、その表面に導電性コーティングを施すこと、又は非金属材料中に金属微粒子を分散して構成させることができる。従って、本発明は、上述の実施例によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲によってのみ制限される。

本発明によれば、車載用アンテナ装置に備えられた枠体とベースプレートとの間の電気的接続状態に依存することなく、アンテナ性能を安定化させることができるため、より高品質性及び高安定性を得ることができ、車載用アンテナ装置に有用である。

本発明による一実施例である枠体及びベースプレートについて、車載用アンテナ装置の部分的な分解斜視図である。 本発明による漏洩防止壁の構成配置についての規定方法の説明図である。 (a)は、漏洩防止壁高さが低い場合の漏洩防止壁に設けられた開口部についての本発明による規定方法の説明図であり、(b)は、漏洩防止壁高さが高い場合の漏洩防止壁に設けられた開口部についての本発明による規定方法の説明図である。 枠体‐漏洩防止壁間距離とアンテナ利得変動量の特性図である。 ベースプレートの漏洩防止壁高さとアンテナ利得変動量の特性図である。 (a)は、従来の車載用アンテナ装置において、ハウジングとベースプレートとの間で、電気的接触時と電気的非接触時のインピーダンス特性比較図であり、(b)は、本発明による車載用アンテナ装置において、ハウジングとベースプレートとの間で、電気的接触時と電気的非接触時のインピーダンス特性比較図である。 ベースプレートの漏洩防止壁部に開口部を設けた場合における開口部の面積に対する利得変動量を示す図である。 間接給電型の車載用アンテナ装置における給電構造の基本構成を示す斜視図である。 間接給電型の車載用アンテナ装置をA方向から見た側面図である。 本発明による一実施例の車載用アンテナ装置に備えられる電子回路ユニットを示す斜視図である。 本発明による一実施例の電子回路ユニットのカバーを外した状態を示す斜視図である。 本発明による一実施例の電子回路ユニットの分解斜視図である。 本発明による一実施例の電子回路ユニットを一部省略して示す平面図である。 本発明による一実施例の電子回路ユニットをVII-VII’線に沿う断面図である。 本発明による一実施例の回路基板の平面図である。 本発明による一実施例の給電基板の平面図である。 (a)は自動車の側面図であり、(b)はリアガラスを車室側から見た平面図である。 従来技術の衛星用アンテナ装置の電子回路ユニットを示す斜視図である。 従来技術の電子回路ユニットのベースプレートと放射導体との位置関係を示す説明図である。 従来技術の電子回路ユニットの分解斜視図である。

符号の説明

51 リアガラス（ガラス板）
304 電子回路ユニット
312 ハウジング
322 給電パターン
323 給電パターン
305 ベースプレート
305a ベースプレート開口部
305e 漏洩防止壁
305d 漏洩防止壁
305f 漏洩防止壁
305g 漏洩防止壁
305j 漏洩防止壁開口部
306 枠体
307 給電基板
308 回路基板
308a 電波反射面
308b 部品実装面
310 カバー
321 開口部（水抜き孔）
350 平面アンテナ

Claims (5)

1. 車両用窓ガラスの車室側のガラス面に設けられた放射導体と、前記ガラス面に前記放射導体を包囲するように固着されているベースプレートと、前記放射導体を包囲する側に開口を有する箱状の形状を為し、前記ベースプレートに取り付けられるハウジングとを備え、
   前記ベースプレートが、前記ハウジングの4つの側壁部に対して、それぞれ略平行な面となる４つの漏洩防止壁部を有することを特徴とする車載用アンテナ装置。
2. 車両用窓ガラスの車室側のガラス面に設けられた放射導体と、開口部を有して前記ガラス面に前記放射導体を包囲するように固着されているベースプレートと、一方の面に前記放射導体と間隔を存して対向する給電パターンが設けられた給電基板と、前記給電基板の他方の面と対向する対向面のほぼ全面に導体層が設けられ、前記対向面と逆側の面に前置増幅回路が設けられた回路基板と、前記回路基板と前記給電基板との間に両基板に対して略直角な姿勢で配置された接続小基板と、前記給電基板と前記回路基板と前記接統小基板について側部から収納する4つの側壁部を有する枠体と上部から収納するカバーとからなる、前記ベースプレートに取り付けられるハウジングとを備え、前記給電パターンを前記放射導体と電磁結合させて間接給電を行う車載用アンテナ装置であって、
   前記ベースプレートが、前記枠体の4つの側壁部に対して、それぞれ略平行な面となる４つの漏洩防止壁部を有することを特徴とする車載用アンテナ装置。
3. 前記４つの漏洩防止壁部と前記ハウジングの4つの側壁部との間のそれぞれの距離が、前記車載用アンテナ装置の対応帯域の波長の0.6%以下であることを特徴とする請求項1又は2のいずれかに記載の車載用アンテナ装置。
4. 前記４つの漏洩防止壁部の高さが、前記車載用アンテナ装置の対応帯域の波長の3%以上であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の車載用アンテナ装置。
5. 前記ハウジングの4つの側壁部が、少なくとも1つ以上の開口部を有し、前記4つの漏洩防止壁部が、少なくとも1つ以上の開口部を有し、
   前記開口部を構成する最大径が、前記車載用アンテナ装置の対応帯域の波長の4分の1以下の長さであり、且つ、開口部を構成する開口サイズの面積が、直径2mmの円の面積より大きく、前記波長の2乗値の1.5%以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の車載用アンテナ装置。

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