JP2010118749A - アンテナおよびそれを備えたアンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 耐振性、耐衝撃性に優れた、アンテナを提供すること。
【解決手段】 アンテナ（２０）は、アンテナ素子（２２）と、回路基板（２４）と、アンテナ素子と回路基板との間に、アンテナ素子をベース上に支持するための平板状の金属製ホルダ（２６）とを備える。金属製ホルダ（２６）とアンテナ素子（２２）とは、両面テープ（２８）にて接着固定されている。金属製ホルダ（２６）は、アンテナ素子（２２）の底面を載置する平板部（２６２）と、この平板部の周端から上方へ延出する複数の耳（２６６〜２６９）とを有する。複数の耳（２６６〜２６９）にはそれぞれ複数本の螺子（４１〜４４）を貫通する貫通穴（２６６ａ〜２６９ａ）が形成されている。高周波基板（２２２）の厚さは、平板部（２６２）から耳（２６６〜２６９）までの高さと螺子（４１〜４４）の頭部（４１ａ〜４４ａ）の厚さとを合算した寸法と同じか、又はそれより厚い。
【選択図】 図３

Description

本発明は、アンテナ装置に関し、特に、自動車等の移動体（車体）の屋根に取り付けて使用されるアンテナ装置およびそれに用いられるアンテナに関する。そのようなアンテナ装置として、例えば、人工衛星からの電波（以下「衛星波」とも呼ぶ。）または地上での電波（以下「地上波」とも呼ぶ。）を受信してデジタルラジオ放送を聴取することが可能なデジタルラジオ受信機用のアンテナ装置がある。

最近、衛星波または地上波を受信して、デジタルラジオ放送を聴取可能にしたデジタルラジオ受信機が開発され、米国において実用化されている。すなわち、ＸＭとシリウスという２つの放送局が計２５０チャンネル以上のラジオ番組を全国に提供している。このデジタルラジオ受信機は、一般には、自動車等の移動体に搭載され、周波数が約２．３ＧＨｚ帯の電波を受信してラジオ放送を聴取することが可能である。すなわち、デジタルラジオ受信機は、モバイル放送を聴取することが可能なラジオ受信機である。受信電波の周波数が約２．３ＧＨｚ帯なので、そのときの受信波長（共振波長）λは約１２８．３ｍｍである。尚、地上波は、衛星波を一旦、地球局で受信した後、周波数を若干シフトし、直線偏波で再送信したものである。すなわち、衛星波は円偏波であるの対して、地上波は直線偏波である。

ＸＭ衛星ラジオ用アンテナ装置は、静止衛星２ケより円偏波電波を受信し、不感地帯では地上直線偏波設備により電波を受信する。一方、シリウス衛星ラジオ用アンテナ装置は、周回衛星３ケ（シンクロ型）より円偏波電波を受信し、不感地帯では地上直線偏波設備により電波を受信する。

このようにデジタルラジオ放送では、約２．３ＧＨｚ帯の周波数の電波が使用されるので、その電波を受信するアンテナ装置は、室外に設置される場合が多い。従って、デジタルラジオ受信機を自動車等の移動体に搭載する場合、一般には、そのアンテナ装置は移動体（車体）の屋根に取り付けられる。

このようなアンテナ装置は、アンテナと、このアンテナを覆うためのアンテナケースとから構成される。アンテナケースは、ドーム状のトップカバーとボトムプレート（ベース）とから構成される。アンテナは、アンテナ素子と回路基板とシールドケースとから構成される。アンテナ素子は、例えば、パッチアンテナで構成され、衛星波を受信する。アンテナ素子と回路基板とは、両面テープなどを介して、直接、互いに接合されている。回路基板の裏面には、このアンテナ素子で受信した信号に対して信号増幅などの各種信号処理を施す回路（以下、「信号処理回路」と呼ぶ）が形成（搭載）されている。シールドケースは信号処理回路をシールドするためのものである。

このような移動体上に搭載されるアンテナ装置では、当該アンテナ装置を移動体（車体）の屋根に固定する為の機構（ユニット固定部材）を、アンテナケース内部の部品にて構築しなければならない。また、アンテナケース内にはアンテナも配置しなくてはならないので、アンテナをボトムプレートに固定するための部品（アンテナ固定部材）も必要となる。

特開２００６−２５４２８６号公報（特許文献１）は、アンテナとボトムプレートとの間に配置されたユニット固定部材を備える「アンテナユニット」を開示している。ユニット固定部材は、アンテナユニットを移動体上に仮固定し、かつ、アンテナをボトムプレート上に固定する。この特許文献１では、シールドケースに、アンテナをボトムプレートに取り付けるための複数の耳を設けている。

特開２００６−２５４２８６号公報

特許文献１に開示されたアンテナ装置では、アンテナとボトムプレートとの間に、複雑な構造で厚みのあるアンテナ固定部材を介在させている。その為、アンテナにトップカバーを被せた場合に、アンテナ装置全体の高さが高くなってしまう。

また、アンテナ装置は、移動体（車体）の屋根に取り付けられるので、移動体の振動や衝撃が、アンテナ装置（アンテナケース）に収容されているアンテナに伝達される。また、移動体の進行方向の加減速も、アンテナにかかる。すなわち、アンテナ装置は、使用環境が厳しい場所で使用される。前述したように、従来のアンテナでは、アンテナ素子と回路基板とが、直接、接合されている。換言すれば、アンテナ素子は、回路基板上に搭載（固定）されているだけで、ボトムプレート（ベース）に対して何ら支持されていない。その為、従来のアンテナでは、移動体の振動や衝撃又は加減速を受けた際のストレスが、アンテナ素子そのものにかかってしまう。特に、アンテナ素子を構成する高周波基板の材料として、テフロン（登録商標）等の柔らかい材質のものを使用した場合、上記ストレスがかかった際に、アンテナ素子が変形してしまう。何故なら、アンテナ素子自体はベース上に何ら支持されていないからである。

したがって、本発明の課題は、耐振性、耐衝撃性に優れた、アンテナを提供することにある。

本発明の他の課題は、低背化を図ることができる、アンテナ装置を提供することにある。

本発明によれば、アンテナ素子（２２）と、回路基板（２４）と、を有するアンテナ（２０）において、アンテナ素子と回路基板との間に、アンテナ素子をベース（６０）上に支持するための平板状の金属製ホルダ（２６）を備えたことを特徴とする、アンテナ（２０）が得られる。

上記本発明に係るアンテナ（２０）において、金属製ホルダ（２６）とアンテナ素子（２２）とは、両面テープ（２８）にて接着固定されてよい。アンテナ素子（２２）は、上面（２２２ａ）を持つ高周波基板（２２２）と、この高周波基板の上面に形成された放射素子（２２４）とを有するものであってよい。金属製ホルダ（２６）は、アンテナ素子（２２）の底面を載置する平板部（２６２）と、この平板部の周端から上方へ延出する複数の耳（２６６，２６７，２６８，２６９）と、を有するものであってよい。この場合、複数の耳（２６６〜２６９）にはそれぞれ複数本の螺子（４１，４２，４３，４４）を貫通する貫通穴（２６６ａ，２６７ａ，２６８ａ、２６９ａ）が形成されており、高周波基板（２２２）の厚さが、平板部’（２６２）から耳（２６６〜２６９）までの高さと螺子（４１〜４４）の頭部（４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａ）の厚さとを合算した寸法と同じかそれよりも厚いことが好ましい。

また、本発明によれば、上記アンテナ（２０）と、このアンテナを収容するアンテナケース（５０，６０）とから構成されるアンテナ装置（１０）であって、アンテナケースは、トップカバー（５０）と上記ベースとしてのボトムプレート（６０）とから構成され、ボトムプレート（６０）は、複数本の螺子（４１〜４４）が螺合される螺子穴（６１ａ,６２ａ,６３ａ,６４ａ）が切られた複数のボス（６１，６２，６３，６４）を有し、複数本の螺子（４１〜４４）は、それぞれ、複数の耳（２６６〜２６９）の貫通穴（２６６ａ〜２６９ａ）を介して複数のボス（６１〜６４）に螺合される、ことを特徴とするアンテナ装置（１０）が得られる。

上記本発明に係るアンテナ装置（１０）において、アンテナ装置（２０）は、移動体の屋根に搭載されるものであり、複数の耳は４つの耳（２６６〜２６９）からなり、４つの耳（２６６〜２６９）は、移動体の前後方向（Ｘ）に延在する中心線（Ｃ）に対して対称に配置されている、ことが望ましい。４つの耳（２６６〜２６９）は、移動体の前方向に配置される一対の前方耳（２６６，２６７）と、移動体の後方向に配置される一対の後方耳（２６８，２６９）と、から構成されてよい。この場合、一対の前方耳（２６６，２６７）間の離間距離（Ｌ_１）が、一対の後方耳（２６８，２６９）の離間距離（Ｌ_２）よりも短い、ことが好ましい。ボトムプレート（６０）は、ダイカストで形成されてよい。この場合、ボトムプレート（６０）は、回路基板（２４）の裏面（２４ｂ）を囲むように、回路基板（２４）の外周縁に対応した位置で、回路基板（２４）に向けて立設するシールド壁（６７）を有する、ことが望ましい。

尚、上記括弧内の符号は、本発明の理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、これらに限定されないのは勿論である。

本発明のアンテナは、アンテナ素子と回路基板との間に、平板状の金属製ホルダを介在させているので、耐振性、耐衝撃性に優れている。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１乃至図５を参照して、本発明の一実施の形態に係るアンテナ装置１０とそれに収容されるアンテナ２０について説明する。図１はアンテナ装置１０の分解斜視図である。図２はアンテナ装置１０を、トップカバー２５を除いて、示した図である。図２において、（Ａ）はアンテナ装置１０の平面図（上面図）、（Ｂ）はアンテナ装置１０の正面図、（Ｃ）はアンテナ装置１０の左側面図、（Ｄ）はアンテナ装置１０の右側面図、（Ｅ）はアンテナ装置１０の底面図、（Ｆ）はアンテナ装置１０の背面図である。図３は、アンテナ装置１０に収容されるアンテナ２０の分解斜視図であり、図４はアンテナ２０を斜め上方から見た組立て斜視図であり、図５はアンテナ２０を斜め下方から見た組立て斜視図である。

図示のアンテナ装置１０は、デジタルラジオ受信機用のアンテナ装置であって、自動車等の移動体（車体）の屋根に設置されて使用される。ここでは、図１乃至図５に示されるように、直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を使用している。図１乃至図５に図示した状態では、直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）において、Ｘ軸は移動体の前後方向（進行方向、走行方向）であり、Ｙ軸は移動体の左右方向であり、Ｚ軸は移動体の上下方向（高さ方向）である。

図示のアンテナ装置１０は、ドーム状のトップカバー５０とボトムプレート（ベース）６０とから構成されるアンテナケースと、このアンテナケース（５０，６０）内に収容されるアンテナ２０とを有する。アンテナ２０は、トップカバー５０内に収納される。図示のボトムプレート（ベース）６０は、アルミダイカストで形成されている。

なお、図示のアンテナ装置１０においては、トップカバー５０にロッドアンテナ３０が装着されている。このロッドアンテナ３０は、ＡＭ／ＦＭラジオや電話帯の電波を受信するためのものである。ロッドアンテナ３０は、鉛直線（上下方向）Ｚに対して斜め後方に傾斜して配置されている。ロッドアンテナ３０には、その外周面に、風切り音防止部材３２が巻き付けられている。

ボトムプレート（ベース）６０の下面はベースパッド７０で覆われている。ボトムプレート６０には、その下部に自動車のルーフパネルへの取付け用ボス６５が形成されている。このボス６５の外周面には雄ネジが形成されている。

アンテナ２０は、アンテナ素子２２と、回路基板２４と、を有する。アンテナ素子２２と回路基板２４との間には、アンテナ素子２２をベース（ボトムプレート）６０上に支持するための平板状の金属製ホルダ２６が挿入されている。金属製ホルダ２６とアンテナ素子２２とは、両面テープ２８にて接着固定されている。

図示のアンテナ素子２２は、パッチアンテナで構成され、衛星波を受信する。回路基板２４の裏面２４ｂには、このアンテナ素子２２で受信した信号に対して信号増幅などの各種信号処理を施す回路（以下、信号処理回路と呼ぶ）が形成（搭載）されている。この信号処理回路は、低雑音増幅回路（ＬＮＡ）を含む。

図示のアンテナ素子２２は、上面２２２ａを持つ円柱状の高周波基板２２２と、この高周波基板２２２の上面２２２ａ上に形成された放射素子２２４とを有する。なお、図示はしないが、高周波基板２２２の下面（裏面）にはグランドパターンが形成されている。また、高周波基板２２２には、その中心から離れた位置で、上下方向Ｚに給電ピン２２６が貫通している。

このように、給電ピン２２６がアンテナ素子２２の中心から離れた位置に設けられているので、このアンテナ素子２２は円偏波を受信することができる。

両面テープ２８は、給電ピン２２６を挿通させるための開口部２８ａを持ち、金属製ホルダ２６は、給電ピン２２６を挿通させるための貫通穴２６ａを持つ。上記グランドパターンも、給電ピン２２６を挿通させるための開口部を持つ。

給電ピン２２６の上端は、半田（図示せず）で放射素子２２６に接続され、給電ピン２２６の下端は、グランドパターンの開口部、両面テープ２８の開口部、２８ａ、および金属製ホルダ２６の貫通穴２６ａを介して、回路基板２４まで貫通している。したがって、給電ピン２２６は、グランドパターンや金属製ホルダ２６とは電気的に接続されていない。

図示の高周波基板２２２は、高周波特性に優れた材質であるテフロン（登録商標）等の絶縁材料で構成されている。なお、テフロン（登録商標）は、高周波特性に優れているが、柔らかい材質である。その結果、外部からストレスがかかると、高周波基板２２２（アンテナ素子２２）は変形してしまう。本発明では、ストレスが直接、アンテナ素子２２にかかるのを防止するために、この高周波基板２２２（アンテナ素子２２）を、金属製ホルダ２６を介してベース（ボトムプレート）６０上に支持している。

金属製ホルダ２６は、アンテナ素子２２の底面を載置する平板部２６２と、この平板部２６２の周端から上方へ延出する第１乃至第４の耳２６６、２６７、２６８、および２６９とを有する。平板部２６２に、上記貫通穴２６ａが穿設されている。平板部２６２の面積は、アンテナ素子２２の底面の面積よりも若干広い（大きい）。

図４および図５に示されるように、第１乃至第４の耳２６６〜２６９の立設部は、高周波基板２２２の外周側壁と接触するように、配置されている。これにより、金属ホルダ２６は、アンテナ素子２２を、ベース（ボトムプレート）６０に対して位置ずれなく、支持（保持）することができる。換言すれば、金属ホルダ２６の第１乃至第４の耳２６６〜２６９は、アンテナ素子２２を、ベース（ボトムプレート）６０上に位置決めするための位置決め手段としての役割も果たしている。

第１乃至第４の耳２２６〜２６９には、それぞれ、第１乃至第４の螺子４１、４２、４３、および４４を貫通する貫通穴２２６ａ、２２７ａ、２２８ａ、２２９ａが空けられている。

図５から明らかように、高周波基板２２２の厚さ（高さ）は、平板部２６２からの各耳２２６〜２６９の高さと各螺子４１〜４４の頭部４１ａ、４２ａ、４３ａ、４４ａとを合算した寸法と同じか、又はそれより厚い（高い）。

ボトムプレート６０は、第１乃至第４の螺子４１〜４４がそれぞれ螺合される螺子穴６１ａ、６２ａ、６３ａ、および６４ａが切られた第１乃至第４のボス６１、６２、６３、および６４を有する。したがって、第１乃至第４の螺子４１〜４４は、ぞれぞれ、第１乃至第４の耳２６６〜２６９の貫通穴２６６ａ〜２６９ａを介して第１乃至第４のボス６１〜６４に螺合される。このようにして、アンテナ２０は、４本の螺子４１〜４４によりボトムプレート６０に固定される。この際、第１乃至第４の螺子４１〜４４の頭部４１ａ〜４４ａがアンテナ素子２２の上面より上方に突出することはない。したがって、トップカバー５０をアンテナ２０に被せた際に、アンテナ装置１０の低背化に寄与することになる。

図２（Ａ）および図２（Ｅ）に示されるように、アンテナ装置１０は、移動体の前後方向（進行方向）Ｘに延在する中心線Ｃを持つ。第１乃至第４の耳２６６〜２６９は、この中心線Ｃ（前後方向Ｘ）に対して対称に配置されている。

詳述すると、第１および第２の耳２６６および２６７は、移動体の前方に配置されているので、一対の前方耳と呼ばれる。一方、第３および第４の耳２６８および２６９は、移動体の後方に配置されているので、一対の後方耳と呼ばれる。

図４に示されるように、一対の前方耳（２６６，２６７）間の離間距離Ｌ_１は、一対の後方耳（２６８，２６９）間の離間距離Ｌ_２よりも短くなっている。自動車（移動体）は、周知のように、運転者がアクセルを踏んだり、ブレーキを踏んだりすることにより、前後方向（走行方向）Ｘに加速または減速する。その結果、アンテナ２０（アンテナ素子２２）にも、前後方向Ｘに沿ってストレスがかかることになる。このストレスを分散させるために、金属製ホルダ２６には、第１乃至第４の耳２６６〜２６９を設置している。そして、自動車（移動体）の前後方向Ｘの加減速によるショック耐性を向上させるために、本実施の形態によるアンテナ装置１０では、金属製ホルダ２６に設ける一対の前方耳（２６６，２６７）を一対の後方耳（２６８，２６９）よりも内側（近接して）に配置している。

図１に示されるように、ボトムプレート６０は、回路基板２４の裏面２４ｂを囲むように、回路基板２４の外周縁に対応した位置で、回路基板２４に向けて立設するシールド壁６７を有している。したがって、図示のアンテナ２０は、従来のアンテナにおいて必要であったシールドケースが不要である。換言すれば、ボトムプレート６０と別に、シールドケースを設ける必要がない。

以上、本発明について好ましい実施の形態によって説明してきたが、本発明は上述した実施の形態に限定しないのは勿論である。例えば、アンテナ素子の形状は円柱に限定されず、四角柱や多角柱であってよい。また、ボトムプレートに設けられたボスの個数、金属製ホルダに設けられた耳の個数は、上述した実施の形態のものに限定されないのは勿論である。

また、上記実施の形態において説明したアンテナ装置は、デジタルラジオ受信機用のアンテナ装置に適しているが、これに限定される訳ではなく、ＧＰＳ受信機用のアンテナ装置や、他の衛星波、地上波を受信するための移動体通信用のアンテ装置としても適用可能である。

本発明の一実施の形態に係るアンテナ装置の分解斜視図である。 図１に示したアンテナ装置をトップカバーを除いて示した図であり、（Ａ）はアンテナ装置の平面図（上面図）、（Ｂ）はアンテナ装置の正面図、（Ｃ）はアンテナ装置の左側面図、（Ｄ）はアンテナ装置の右側面図、（Ｅ）はアンテナ装置の底面図、（Ｆ）はアンテナ装置の背面図である。 図１に示したアンテナ装置に収容されるアンテナの分解斜視図である。 図３に示したアンテナを斜め上方から見た組立て斜視図である。 図３に示したアンテナを斜め下方から見た組立て斜視図である。

符号の説明

１０ アンテナ装置
２０ アンテナ
２２ アンテナ素子
２２２ 高周波基板
２２２ａ 上面
２２４ 放射素子
２２６ 給電ピン
２４ 回路基板
２４ｂ 裏面
２６ 金属製ホルダ
２６ａ 貫通穴
２６２ 平板部
２６６〜２６９ 耳
２６６ａ〜２６９ａ 貫通穴
２８ 両面テープ
２８ａ 開口部
３０ ロッドアンテナ
３２ 風切り音防止部材
４１〜４４ 螺子
４１ａ〜４４ａ 頭部
５０ トップケース
６０ ボトムプレート（ベース）
６１〜６４ ボス
６１ａ〜６４ａ 螺子穴
６５ ボス
６７ シールド壁
７０ ベースパッド
Ｘ 移動体の前後方向
Ｃ 中心線
Ｌ_１ 一対の前方耳の離間距離
Ｌ_２ 一対の後方耳の離間距離

Claims (8)

1. アンテナ素子と、回路基板と、を有するアンテナにおいて、
   前記アンテナ素子と前記回路基板との間に、前記アンテナ素子をベース上に支持するための平板状の金属製ホルダを備えたことを特徴とする、アンテナ。
2. 前記金属製ホルダと前記アンテナ素子とは、両面テープにて接着固定されている、請求項１に記載のアンテナ。
3. 前記アンテナ素子は、上面を持つ高周波基板と、該高周波基板の上面に形成された放射素子とを有する、請求項１又は２に記載のアンテナ。
4. 前記金属製ホルダは、前記アンテナ素子の底面を載置する平板部と、該平板部の周端から上方へ延出する複数の耳と、を有し、
   前記複数の耳にはそれぞれ複数本の螺子を貫通する貫通穴が形成されており、
   前記高周波基板の厚さが、前記平板部から前記耳までの高さと前記螺子の頭部の厚さとを合算した寸法と同じか又はそれよりも厚いことを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１つに記載のアンテナ。
5. 請求項４に記載のアンテナと、該アンテナを収容するアンテナケースとから構成されるアンテナ装置であって、
   前記アンテナケースは、トップカバーと前記ベースとしてのボトムプレートとから構成され、
   前記ボトムプレートは、前記複数本の螺子が螺合される螺子穴が切られた複数のボスを有し、
   前記複数本の螺子は、それぞれ、前記複数の耳の貫通穴を介して前記複数のボスに螺合される、ことを特徴とするアンテナ装置。
6. 前記アンテナ装置は、移動体の屋根に搭載されるものであり、
   前記複数の耳は４つの耳からなり、
   前記４つの耳は、前記移動体の前後方向に延在する中心線に対して対称に配置されている、
   請求項５に記載のアンテナ装置。
7. 前記４つの耳は、前記移動体の前方向に配置される一対の前方耳と、前記移動体の後方向に配置される一対の後方耳と、から構成され、
   前記一対の前方耳間の離間距離が、前記一対の後方耳の離間距離よりも短い、ことを特徴とする請求項６に記載のアンテナ装置。
8. 前記ボトムプレートは、ダイカストで形成されており、
   前記ボトムプレートは、前記回路基板の裏面を囲むように、前記回路基板の外周縁に対応した位置で、前記回路基板に向けて立設するシールド壁を有する、
   請求項５乃至７のいずれか１つに記載のアンテナ装置。

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