JP2010233050A - 車両の受信アンテナ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 キーレスエントリシステムなどの車両の無線通信に使用される、車両に搭載される受信アンテナ装置を、アンテナや装置自体を大型化することなく、その受信能力を高める。
【解決手段】 車両に搭載されて所定の波長の送信電波を受信する車両の受信アンテナ装置であって、表面にグランド部12が形成された基板14と、グランド部12をグランド電位の車体32に電気的に接続する接地部材16、28、30と、グランド部12の近傍の基板14の表面部分に設けられた給電点18から立設するアンテナ素子20とを有し、グランド部12の接地部材16によって車体32に接続される接地点34と給電点18との間の距離は、前記所定の波長の1/30より長くされている。
【選択図】 図1

Description

本発明は、車両に搭載されて所定の周波数の送信電波を受信する受信アンテナ装置に関し、車両の無線通信技術の分野に属する。
従来より、無線通信を介してドアを開閉したり、エンジンを始動停止させる、いわゆるキーレスエントリシステムが知られている。このようなキーレスエントリシステムは、乗員が携帯して操作する送信側の装置と、車両に搭載されて該送信装置からの所定の周波数の送信電波を受信する受信側の装置とから構成されている。
また、このようなキーレスエントリシステムの受信側の装置は、特許文献1に記載されているキーレスエントリシステムのように、小型化のためにアンテナと受信回路基板とが一体化された受信アンテナ装置として構成されている。この特許文献1の受信アンテナ装置は、表面にグランド部が形成された基板と、グランド部を車体に接地する接地部材と、グランド部近傍の基板の表面部分に設けられた給電点と、アンテナ給電点に接続されたアンテナ素子とを有し、グランド部の接地部材によって車体に接続される接地点から給電点までの距離が、受信電波の波長の1/30以下に設定されている。
特許第3772785号公報
ところが、上述するような受信アンテナ装置は、車両への搭載の必要上、小型化されているため、受信電波に対して十分なアンテナ長さを確保できていないことが多い。例えば、周波数が約300MHzの電波が使用される場合、理想のアンテナ長さは、波長の1/4の約24cmであるが、実際にはこの長さより短い。そのため、キーレスエントリシステムの有効範囲(送信装置よる操作範囲)は、狭く限定されるとともに、受信する信号もドアの開閉やエンジンの始動停止などの数種類の操作信号に限られている。
そこで、本発明は、所定の周波数の送信電波を受信する車両の受信アンテナ装置において、大型化することなく十分なアンテナ長さを確保でき、高い受信能力を得ることができる構造の受信アンテナ装置を提供することを課題とする。
上述の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、車両に搭載されて所定の波長の送信電波を受信する車両の受信アンテナ装置であって、
表面にグランド部が形成された基板と、
前記グランド部をグランド電位の車体に電気的に接続する接地部材と、
前記グランド部の近傍の基板の表面部分に設けられた給電点から立設するアンテナ素子とを有し、
前記グランド部の前記接地部材によって車体に接続される接地点と、前記給電点との間の距離は、前記所定の波長の1/30より長くされていることを特徴とする。
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の車両の受信アンテナ装置において、
前記アンテナ素子は、前記給電点から垂直に延びる一直線形状の垂直部と、該垂直部の先端から前記基板の表面と平行に延びる一直線形状の水平部とから構成され、
前記基板の平面視で、前記給電点と前記接地点とを結ぶ直線と、前記アンテナ素子の水平部とが、非平行となるように、該アンテナ素子が形成されていることを特徴とする。
さらに、請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の車両の受信アンテナ装置において、
前記アンテナ素子は、前記給電点から垂直に延びる一直線形状の垂直部と、該垂直部の先端から前記基板の表面と平行な面上で折れ線状に展開する水平部とから構成され、
前記アンテナ素子の水平部の先端から前記給電点を経て前記接地点に至る経路において、該水平部は、給電点から接地点までの部分と同一方向となる部分を備えていることを特徴とする。
さらにまた、請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の車両の受信アンテナ装置において、
前記アンテナ素子の水平部は、平面視で前記グランド部が占める範囲を超えて展開されていることを特徴とする。
加えて、請求項5に記載の発明は、請求項1から4のいずれか1項に記載の車両の受信アンテナ装置において、
前記グランド部上に設けられて他の電子部品と接続するコネクタを有し、
前記給電点から前記接地点までの距離が、該給電点から前記コネクタまでの距離に比べて短くされていることを特徴とする。
加えてまた、請求項6に記載の発明は、請求項1に記載の車両の受信アンテナ装置において、
前記グランド部は、他の電子部品が電気的に非接続のアンテナ用のグランド部として形成されていることを特徴とする。
さらに加えて、請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の車両の受信アンテナ装置において、
前記アンテナ素子は、前記給電点から垂直に延びる一直線形状の垂直部と、該垂直部の先端から前記基板の表面と平行な面上で折れ線状に展開する水平部とから構成され、
前記グランド部は、前記アンテナ素子の水平部の一部と平面視で重なる部分を有する折れ線状に形成され、
前記アンテナ素子の水平部の先端から前記給電点を経て前記グランド部の接地点に至る経路において、該アンテナ素子とグランド部は、共通方向の部分を有するように形成されていることを特徴とする。
さらに加えて、請求項8に記載の発明は、請求項6または7に記載の車両の受信アンテナ装置において、
前記基板は多層基板で構成され、
他の電子部品と電気的に接続される他のグランド部が、前記グランド部と異なる層に形成されていることを特徴とする。
請求項1に記載の発明によれば、表面にグランド部が形成された基板と、グランド部をグランド電位の車両本体に電気的に接続する接地部材と、グランド部近傍の基板の表面部分に設けられた給電点から立設するアンテナ素子から受信アンテナ装置は構成され、グランド部の接地部材によって車体に接続される接地点と、給電点との間の距離は、前記所定の波長の1/30より長くされる。これにより、給電点近傍の部分から接地点までのグランド部の部分を擬似的なアンテナとして機能させ、十分なアンテナ長さを確保することができる。その結果、アンテナ素子を長くすることなく、すなわち受信アンテナ装置自体を大型化することなく、高い受信能力を得ることができる。
また、請求項2に記載の発明によれば、アンテナ素子が、給電点から垂直に延びる一直線形状の垂直部と、該垂直部の先端から基板の表面と平行に延びる一直線形状の水平部とから構成される。また、基板の平面視で、給電点と接地点とを結ぶ直線と、アンテナ素子の水平部とが、非平行となるように、アンテナ素子が形成される。これにより、アンテナ素子の水平部が基板の平面視で給電点と接地点とを結ぶ直線と平行になる場合に比べて、受信アンテナ装置は、さらに高い受信能力を得ることができる。理由は、アンテナ素子の水平部と、給電点と接地点とを結ぶ直線が平行になる場合、水平部に流れる電流の方向が、給電点と接地点との間を流れる電流の方向と逆になり、その結果、それぞれに形成される電界が、他方の電流を弱める働きをするからである。
さらに、請求項3に記載の発明によれば、アンテナ素子は、給電点から垂直に延びる一直線形状の垂直部と、該垂直部の先端から基板の表面と平行な面上で折れ線状に展開する水平部とから構成される。また、アンテナ素子の水平部の先端から給電点を経て接地点に至る経路において、該水平部は、給電点から接地点までの部分と同一方向となる部分を備える。これにより、給電点と接地点との間を流れる電流の方向と同一方向に電流が流れるアンテナ素子の水平部の部分が設けられ、それにより、それぞれに形成される電界が、他方の電流を強める働きをする。その結果、受信アンテナ装置は、さらに高い受信能力を得ることができる。
さらにまた、請求項4によれば、アンテナ素子の水平部が、平面視でグランド部が占める範囲を超えて展開される。これにより、平面視でグランド部が占める範囲を超えているアンテナ素子の水平部の部分は、グランド部に形成される電界
の影響を大きく受けず、安定した電流が流れる。その結果、受信アンテナ装置は、高い受信能力を得られる。
加えて、請求項5に記載の発明によれば、グランド部上に設けられて他の電子部品と接続するコネクタを有する場合、給電点から接地点までの距離が、該給電点からコネクタまでの距離に比べて短くされている。これにより、コネクタに接続される電子部品に影響されることなく、給電点近傍から接地点までのグランド部の部分を擬似的にアンテナとして安定して機能させることができる。また、電波を受信することにより給電点近傍から接地点へ流れる電流が、コネクタに流れることが抑制される。
加えてまた、請求項6に記載の発明によれば、前記グランド部が、他の電子部品が電気的に非接続のアンテナ用のグランド部として形成される。これにより、他の電子部品の影響を受けないので、受信アンテナ装置は、安定した高い受信能力を得られる。
さらに加えて、請求項7に記載の発明によれば、アンテナ素子が、給電点から垂直に延びる一直線形状の垂直部と、該垂直部の先端から基板の表面と平行な面上で折れ線状に展開する水平部とから構成される。また、グランド部が、アンテナ素子の水平部の一部と平面視で重なる部分を有する折れ線状に形成される。そして、アンテナ素子の水平部の先端から給電点を経てグランド部の接地点に至る経路において、該アンテナ素子とグランド部は、共通方向の部分を有するように形成されている。これにより、アンテナ素子の水平部とグランド部それぞれの共通方向の部分において同一方向の電流が流れ、それにより、それぞれに形成される電界が、他方の電流を強める働きをする。その結果、受信アンテナ装置は、さらに高い受信能力を得られる。
さらに加えて、請求項8に記載の発明によれば、前記基板は多層基板で構成され、他の電子部品と電気的に接続される他のグランド部が、アンテナ用のグランド部と異なる層に形成される。これにより、他の電子部品と電気的に接続される他のグランド部がアンテナ用グランド部とともに1つの表面に形成される場合に比べて、基板面積が小さくなる。その結果、受信アンテナ装置の大型化が抑制される。
本発明の第1の実施形態に係る車両の受信アンテナ装置の概略図である。 本発明の第1の実施形態に係る車両の受信アンテナ装置の概略的断面図である。。 給電点から接地点までの距離Lと、周波数と、VSWRとの関係を示す図である。 平面視でのアンテナ素子の水平部と、給電点と接地点とを結ぶ直線とがなす角度θと、周波数と、VSWRとの関係を示す図である。 本発明の第2の実施形態に係る車両の受信アンテナ装置の概略図である。 本発明の第3の実施形態に係る車両の受信アンテナ装置の概略図である。 本発明の第4の実施形態に係る車両の受信アンテナ装置の概略図である。 本発明の第5の実施形態に係る車両の受信アンテナ装置の概略図である。 本発明の第6の実施形態に係る車両の受信アンテナ装置の概略図である。
以下、本発明の実施の形態について説明する。
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る車両の受信アンテナ装置を概略的に示めしている。また、図2には、車体との接地方法を説明するための断面図が概略的に示されている。
図1に示すように、受信アンテナ装置10は、表面にグランドパターン12が形成された基板14と、グランドパターン12をグランド電位の車体に電気的に接続するグランドネジ16と、グランドパターン12近傍の基板14の表面部分に設けられた給電点18から立設するアンテナ素子20とを有する。また、グランドパターン12には、他の電子部品と接続するためのコネクタ22が電気的に接続されている。
グランドネジ16は、図2に示すように、表面のグランドパターン12と裏面に形成されたグランドパターン24とを電気的に接続するスルーホール26に挿入され、その先端が受信アンテナ装置10の金属製の下カバー28に螺合している。下カバー28は、金属製のグロメット30を介して車体32に接続されている。これにより、基板14の表面のグランドパターン12が、車体32に電気的に接続される(接地される。)。この場合、グランドネジ16の頭部がグランドパターン12の接地点34となる。なお、受信アンテナ装置10と車体32とを電気的に接続する方法として、金属製のグロメット30を使用するのは、該装置10の車体32の取付けを容易にするためである。
アンテナ素子20の給電点18は、接地点34までの距離Lが受信電波の波長の1/30より長くなる位置に設けられている。
この理由を説明すると、図3に示すように、キーレスエントリシステムにおいて使用される周波数帯約280〜340MHzの範囲では、給電点18から接地点34までの距離Lが、受信電波の波長λの1/30より長い方が、VSWR(電圧定在波比)が低く、受信アンテナ装置として受信能力が高いからである。
これは、給電点18から接地点34までの距離Lを受信電波の波長λの1/30より長くすることにより、給電点18から接地点34までのグランドパターン12の部分が擬似的なアンテナとして機能するからで、これにより、受信アンテナ装置10のアンテナ長さとして、実際のアンテナ素子20の長さ以上の長さを得ることができる(みかけのアンテナ長さがアンテナ素子20より長くなる。)。
また、給電点18から接地点34までの距離Lは、該給電点18からコネクタ22までの距離に比べて短くされている(別の観点から見れば、コネクタ22が、接地点34に比べて給電点18から離れるように設けられている。)。これにより、コネクタ22に接続される電子部品に影響されることなく、給電点18近傍から接地点34までのグランドパターン12の部分を擬似的にアンテナとして安定して機能させることができる。また、電波を受信することにより給電点18近傍から接地点34へ流れる電流が、コネクタ22に流れることが抑制されている。
アンテナ素子20は、図1に示すように、逆L字形状であって、給電点18から垂直に延びる一直線形状の垂直部40と、該垂直部40の先端から基板14の表面と平行に延びる一直線形状の水平部42とから構成されている。また、アンテナ素子20の水平部42は、平面視で(基板12の表面上方から見て)、給電点18と接地点34とを結ぶ直線となす角度θが、0°にならないように(ここでは90°)、すなわち該直線と非平行になるように延びている。
この理由を説明すると、図4に示すように、キーレスエントリシステムにおいて使用される周波数帯約280〜340MHzの範囲では、角度θが0°であるよりは(平行であるよりは)、角度θが0°でない方が(非平行である方が)、VSWR(電圧定在波比)が低く、受信アンテナ装置として受信能力が高いからである。
これは、角度θが0°であると(平行であると)、電波受信時において、アンテナ素子20の水平部42に流れる電流の方向が、給電点18と接地点34との間を流れる電流の方向と逆になり、その結果、それぞれに形成される電界が、他方の電流を弱める働きをするからである。したがって、角度θが0°にならないように、例えば図1に示すように90°になるように、アンテナ素子20の水平部42の延びる方向を設定して、受信アンテナ装置10の受信能力が弱くならないようにしている(受信能力を高めている。)。
本実施形態によれば、アンテナ素子20を長くすることなく、すなわち受信アンテナ装置10自体を大型化することなく、高い受信能力を得ることができる。
ここからは、第1の実施形態の発展形態を説明する。
(第2の実施形態)
本実施形態が、第1の実施形態と異なる点は、アンテナ素子の形状である。したがって、ここでは、アンテナ素子に関して説明する。
本実施形態のアンテナ素子120は、図5に示すように、給電点118から垂直に延びる一直線形状の垂直部140と、該垂直部140の先端から基板114の表面と平行な面上で折れ線状に展開する水平部142とから構成されている。
具体的には、アンテナ素子120の水平部142は、平面視で、垂直部140の先端から延びる部分142aと、該142aの先端から右90°方向に延びる部分142bと、該142bの先端から右90°方向に延びる部分142cと、害142cの先端から右90°方向に延びて、給電点118と接地点134とを結ぶ直線と平行な部分142dから構成されている。
アンテナ素子120の水平部142の部分142dは、給電点118と接地点134とを結ぶ直線と平行であるが、第1の実施形態とは異なり、電波受信時の電流の流れ方向を表す点線矢印に示すように、流れる電流の方向が同一なので、それぞれに形成される電界が他方の電流を弱めることがなく、逆に強める働きをする。これにより、受信アンテナ装置は、さらに高い受信能力を得ることができる。
(第3の実施形態)
本実施形態は、第2の実施形態の改良例であって、異なる点は、基板の大きさ、厳密にはグランドパターンの大きさが異なる。
第2の実施形態においては、図5に示すように、アンテナ素子120の水平部142は、グランドパターン112上に展開している、言い換えると、平面視でグランドパターン112が占める範囲内で展開している。
これに対し、本実施形態のアンテナ素子220の水平部242は、図6に示すように、平面視で、部分242bと242cが完全にグランドパターン212が占める範囲外にあり、残りの部分242aと242dが部分的に該範囲を超えている。
これにより、平面視でグランドパターン212が占める範囲を超えているアンテナ素子220の水平部242の部分は、該グランドパターン212に形成される電界の影響を大きく受けず(水平部242が該範囲内に存在する場合に比べて)、安定した電流が流れる。その結果、受信アンテナ装置は、さらに高い受信能力を得ることができる。
(第4の実施形態)
これまでの実施形態は、他の電子部品が電気的に接続されるグランドパターンを、電波の受信にも利用している。そのため、電子部品の影響により、受信能力が安定しないことがある。本実施形態は、これに対処したものである。
図7に示すように、本実施形態では、基板314の表面に、他の電子部品がコネクタ322を介して接続されるグランドパターン312と、他の電子部品が電気的に接続されないアンテナ用グランドパターン312’とが形成されている。グランドパターン312には接地点334が、アンテナ用グランドパターン312’には接地点334’が設けられている。また、アンテナ用グランドパターン312’近傍に給電点318が設けられている。
このように、アンテナ用グランドパターン312’には他の電気部品が電気的に接続されていないので、電子部品からの影響を受けない。これにより、受信アンテナ装置は、安定した高い受信能力を得ることができる。
(第5の実施形態)
本実施形態は、第4の実施形態と同様にアンテナ用グランドパターンを有し、高い受信能力を得ることができるものである。
図8に示すように、アンテナ素子420は、第2、第3の実施形態と同様のアンテナ素子(図5、6参照)であって、給電点418から垂直に延びる一直線形状の垂直部440と、該垂直部440の先端から基板414の表面と平行な面上で折れ線状に展開する水平部442とから構成されている。
アンテナ素子420の水平部442は、平面視で、垂直部440の先端から延びる部分442aと、該442aの先端から右90°方向に延びる部分442bと、該442bの先端から右90°方向に延びる部分442cと、該442cの先端から右90°方向に延びて部分442dから構成されている。
また、アンテナ用グランドパターン412’も、基板414の表面上に、折れ線状に形成されている。
アンテナ用グランドパターン412’は、平面視で、給電点418近傍から延びてアンテナ素子424の水平部442の部分442dと重なる部分412a’と、該部分412a’の先端から左90°方向に延びてアンテナ素子424の水平部442の部分442cと重なる部分412b’と、該部分412a’の先端から左90°方向に接地点434’に向かって延びてアンテナ素子424の水平部442の部分442bと重なる部分412c’から構成されている。
電波受信時の電流の流れ方向を表す点線矢印に示すように、アンテナ素子424の水平部442の部分442dとグランドパターン412’の部分412a’とに流れる電流の方向が同一なので、それぞれに形成される電界が他方の電流を強める働きをする。また、アンテナ素子424の水平部442の部分442cとグランドパターン412’の部分412b’とに流れる電流の方向が同一なので、それぞれに形成される電界が他方の電流を強める働きをする。さらに、アンテナ素子424の水平部442の部分442bとグランドパターン412’の部分412c’とに流れる電流の方向が同一なので、それぞれに形成される電界が他方の電流を強める働きをする。これにより、アンテナ素子424やグランドパターン412’を流れる電流が全体的に強められる。その結果、受信アンテナ装置は、さらに高い受信能力を得られる。
(第6の実施形態)
本実施形態は、第5の実施形態の改良例である。
第5の実施形態の場合、図8に示すように、アンテナ用のグランドパターン412’が基板414に表面上に折れ線状に形成されているので、他の電子部品用の大きな面積のグランドパターンが形成しにくい。仮に形成するために、基板面積を大きくすると、受信アンテナ装置が大型化してしまう。
この対処として、本実施形態の受信アンテナ装置の基板は、多層基板で構成されている。図では基板は4つの層で構成され、再表面側の層514aにアンテナ素子520用のグランドパターン512’が形成され、最下層514dが他の電子部品が電気的に接続されるグランド層として形成されている。
これにより、他の電子部品が電気が電気的に接続されるグランドパターンと、アンテナ用のグランドパターンとを1つの表面に形成する場合に比べて、基板面積が小さくなる。その結果、受信アンテナ装置の大型化が抑制される。
以上のように、本発明は、所定の周波数の電波を受信する車両の受信アンテナ装置において、大型化することなく十分なアンテナ長さを確保でき、高い受信能力を得ることができる。したがって、車両の無線通信分野において好適に利用される可能性がある。
12 グランド部(グランドパターン)
14 基板
16 接地部材(グランドネジ)
18 給電点
20 アンテナ素子
28 接地部材(下カバー)
30 接地部材(グロメット)
32 車体
34 接地点

Claims (8)

  1. 車両に搭載されて所定の波長の送信電波を受信する車両の受信アンテナ装置であって、
    表面にグランド部が形成された基板と、
    前記グランド部をグランド電位の車体に電気的に接続する接地部材と、
    前記グランド部の近傍の基板の表面部分に設けられた給電点から立設するアンテナ素子とを有し、
    前記グランド部の前記接地部材によって車体に接続される接地点と、前記給電点との間の距離は、前記所定の波長の1/30より長くされていることを特徴とする車両の受信アンテナ装置。
  2. 請求項1に記載の車両の受信アンテナ装置において、
    前記アンテナ素子は、前記給電点から垂直に延びる一直線形状の垂直部と、該垂直部の先端から前記基板の表面と平行に延びる一直線形状の水平部とから構成され、
    前記基板の平面視で、前記給電点と前記接地点とを結ぶ直線と、前記アンテナ素子の水平部とが、非平行となるように、該アンテナ素子が形成されていることを特徴とする車両の受信アンテナ装置。
  3. 請求項1に記載の車両の受信アンテナ装置において、
    前記アンテナ素子は、前記給電点から垂直に延びる一直線形状の垂直部と、該垂直部の先端から前記基板の表面と平行な面上で折れ線状に展開する水平部とから構成され、
    前記アンテナ素子の水平部の先端から前記給電点を経て前記接地点に至る経路において、該水平部は、給電点から接地点までの部分と同一方向となる部分を備えていることを特徴とする車両の受信アンテナ装置。
  4. 請求項3に記載の車両の受信アンテナ装置において、
    前記アンテナ素子の水平部は、平面視で前記グランド部が占める範囲を超えて展開されていることを特徴とする車両の受信アンテナ装置。
  5. 請求項1から4のいずれか1項に記載の車両の受信アンテナ装置において、
    前記グランド部上に設けられて他の電子部品と接続するコネクタを有し、
    前記給電点から前記接地点までの距離が、該給電点から前記コネクタまでの距離に比べて短くされていることを特徴とする車両の受信アンテナ装置。
  6. 請求項1に記載の車両の受信アンテナ装置において、
    前記グランド部は、他の電子部品が電気的に非接続のアンテナ用のグランド部として形成されていることを特徴とする車両の受信アンテナ装置。
  7. 請求項6に記載の車両の受信アンテナ装置において、
    前記アンテナ素子は、前記給電点から垂直に延びる一直線形状の垂直部と、該垂直部の先端から前記基板の表面と平行な面上で折れ線状に展開する水平部とから構成され、
    前記グランド部は、前記アンテナ素子の水平部の一部と平面視で重なる部分を有する折れ線状に形成され、
    前記アンテナ素子の水平部の先端から前記給電点を経て前記グランド部の接地点に至る経路において、該アンテナ素子とグランド部は、共通方向の部分を有するように形成されていることを特徴とする車両の受信アンテナ装置。
  8. 請求項6または7に記載の車両の受信アンテナ装置において、
    前記基板は多層基板で構成され、
    他の電子部品と電気的に接続される他のグランド部が、前記グランド部と異なる層に形成されていることを特徴とする車両の受信アンテナ装置。
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