JP2014160902A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のアンテナ素子を含んでいても各アンテナ素子の受信性能を損なわずに多車種のインストルメントパネルに対応して装着することのできるアンテナ装置を提供する。
【解決手段】アンテナ素子は、複数のアンテナ素子を共通の基板上に備えており、複数のアンテナ素子に含まれる特定のアンテナ素子の基板に対する位置を調整可能な位置調整機構を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、アンテナ装置に係り、特に複数のアンテナを収納した装置に関するものである。

車載用アンテナとしては、ＥＴＣ用アンテナ、ＧＰＳ用アンテナ、ＶＩＣＳ（登録商標）用アンテナ、電話用アンテナ等の多種類のアンテナが搭載されるようになってきている。そして、これら複数種類のアンテナをケース内にコンパクトにまとめた統合アンテナの採用が増えている。

特許文献１には、インストルメントパネルに装着されるアンテナ装置として、地板上にＥＴＣ用のアンテナ素子、ＧＰＳ用のアンテナ素子、ＶＩＣＳ（登録商標）用のアンテナ素子からなる複数のアンテナ素子が搭載されたものをベースに収納して、インストルメントパネルへの取付部を有するブラケットに収納した構成のものが開示されている。

特開２００５−２０３９５１号公報 特開２００３−０４６３１０号公報

このような多種類のメディアに対応した統合アンテナ装置をインストルメントパネルに搭載するには、複数の車種に適合可能な汎用性のある構造であることが望ましい。すなわち、各アンテナ素子はそれぞれの指向性を有しており、各々は良好に受信を行えるように統合アンテナ装置内に配置されるべきであるが、異車種間で構造の異なるインストルメントパネルに統合アンテナ装置が装着されても一定の受信性能が得られることが望まれる。

しかしながら、統合アンテナ装置にＥＴＣアンテナが含まれていると、当該ＥＴＣアンテナは料金徴収所のＥＴＣ路上アンテナと限られた範囲内でのみ通信を行うことが可能な強指向性を特に要するため、このような受信角度規制を行う目的で車載ＥＴＣアンテナの方向を正確に定めてインストルメントパネルに固定する必要がある。

また、統合アンテナ装置に含まれるＥＴＣアンテナ素子ほどの強指向性を要求されない他のアンテナ素子は、ＥＴＣアンテナ素子の配置に合わせて搭載角度が調整されるようになっていた。例えば、ＧＰＳアンテナ素子は衛星からの電波受信を行うことからある程度の指向性は有するが、水平配置しさえすれば問題の無いレベルで受信が可能であるので、ＥＴＣアンテナ素子と比較して受信角度に大きな裕度がある。従って、統合アンテナ装置の取付け状態はＥＴＣアンテナ素子に好適な環境条件で支配的に決定され、ＧＰＳアンテナ素子については取り付けられた統合アンテナ装置内で水平角度が設定されていればよい、といった優先度のもとで各アンテナの受信位置を設計することを余儀なくされる。

これを実現するために、インストルメントパネルに装着される従来の統合アンテナ装置では、ＥＴＣアンテナ素子等の強指向性を要するアンテナ素子に対して、装着するインストルメントパネルの構造や周辺部品の配置に応じて異なる最適取付け角度や電波伝搬環境を考慮し、車種ごとに形状の異なる専用のブラケットを設計して受信性能を確保する必要があった。

この結果、従来の統合アンテナ装置では、ある特定の構造によって多くの車種に対応するという汎用性を得ることができず、アンテナ装置の設計工数や製造コストが増大する、ブラケットに最適なアンテナを車種ごとに選択することによりアンテナ品番種類が増大する等の問題が生じていた。

本発明は、斯かる従来の問題点に鑑みてなされたものであり、複数のアンテナ素子を含んでいても各アンテナ素子の受信性能を損なわずに多車種のインストルメントパネルに対応して装着することのできるアンテナ装置を提供するものである。

本発明の第１の局面は、複数のアンテナ素子を共通の基板上に備えたアンテナ装置であって、前記複数のアンテナ素子に含まれる特定のアンテナ素子の前記基板に対する位置を調整可能な位置調整機構を備えていることを特徴としている。

また、本発明の第２の局面は、前記第１の局面において、前記位置調整機構は、前記特定のアンテナ素子の前記基板に対する角度を可変に調整可能な角度調整機構を備えていることを特徴としている。

また、本発明の第３の局面は、前記第１または第２の局面において、前記位置調整機構は、前記特定のアンテナ素子の前記基板に対する距離を可変に調整可能な距離調整機構を備えていることを特徴としている。

また、本発明の第４の局面は、前記第１ないし第３のいずれかの局面において、前記複数のアンテナ素子は、前記特定のアンテナ素子として、ＥＴＣアンテナ素子と電話アンテナ素子との少なくともいずれか一方を含んでいることを特徴としている。

第１の局面によれば、位置調整機構によって、特定のアンテナ素子の基板に対する位置を調整することが可能である。従って、まずアンテナ装置の取付け位置を定めてから、取り付けられたアンテナ装置の位置で特定のアンテナ素子の位置を適切に調整することが可能となる。複数のアンテナ素子に、受信性能が取付け位置に対して大きな裕度を有するアンテナ素子が基板に固定された状態で含まれている場合には、これらの受信性能に大きな裕度を有するアンテナ素子に適合するように粗な位置決めが行えればよい等の理由で、アンテナ装置の取付け位置を定めることが可能である。また、インストルメントパネルの形状に応じて制限されるアンテナ装置の取付け位置に対応して、各アンテナ素子を上記の特定のアンテナ素子として位置調整することが可能である。

以上により、複数のアンテナ素子を含んでいても各アンテナ素子の受信性能を損なわずに多車種のインストルメントパネルに対応して装着することのできるアンテナ装置を提供することができる。

第２の局面によれば、角度調整機構によって、受信角度規制が厳しいＥＴＣアンテナ素子のような強指向性を要するアンテナ素子に対して容易に受信角度を調整することができる。

第３の局面によれば、距離調整機構によって、基板に対する特定のアンテナ素子の距離を調整することができる。これにより、アンテナ装置を装着したインストルメントパネル内でアンテナ素子のインストルメントパネルからの距離を調整することができるため、それだけ多様な電波伝搬環境に対応して良好な受信性能を確保することが可能となる。

第４の局面によれば、ＥＴＣアンテナ素子と、強指向性を要する電話アンテナ素子とに対して、容易に位置調整を行うことが可能になる。

本発明の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示すものであり、（ａ）はアンテナ装置の分解斜視図、（ｂ）は基板アセンブリの側面図 本発明の実施形態を示すものであり、アンテナ装置が備える位置調整機構の第１の構成を示す側面図 本発明の実施形態を示すものであり、アンテナ装置が備える位置調整機構の第２の構成を示す側面図 本発明の実施形態に係るアンテナ装置が備える位置調整機構の第３の構成を示すものであり、（ａ）は位置調整機構の側面図、（ｂ）は位置調整機構の背面図

本発明の実施形態について図面を用いて説明すれば以下の通りである。

図１に、本実施形態に係るアンテナ装置１０の構成を示す。図１（ａ）はアンテナ装置１０の分解斜視図を示し、図１（ｂ）はアンテナ装置１０の一部である基板アセンブリの側面図を示す。図中、方向Ｈは車高方向を、方向Ｌは車両の前後方向をそれぞれ示している。

図１（ａ）に示すように、アンテナ装置１０は、カバー１、ベース２、および複数のアンテナ素子を備えている。当該複数のアンテナ素子として、ここでは例えばＥＴＣアンテナ素子３、ＧＰＳアンテナ素子４、および電話アンテナ素子５が示されている。アンテナ素子の数としては、種類数に限らず、ダイバーシチアンテナのように同種のものが複数含まれるものでもよい。異種のアンテナ素子が含まれる場合には、アンテナ装置１０はいわゆる統合アンテナ装置としての構成をなす。また、図１（ｂ）に示すように、アンテナ装置１０は、さらに保持台６を備えている。

上記の複数のアンテナ素子はこれらに共通の基板、すなわち搭載基板であるベース２上に備えられている。カバー１はアンテナ素子を収納するようにベース２に装着され、アンテナ装置１０の全体はインストルメントパネル内に取り付けられる。インストルメントパネル内への取付けに際してはネジ等の固定手段を用いるが、その図示は省略してある。

ベース２上にはアンテナ地板２ａが設けられており、各アンテナ素子に共通の地板となっている。全てのアンテナ素子が地板を一体的に有している場合等、別途の地板が必須でない場合もあるので、アンテナ地板２ａは状況に応じて適宜設けられる。ＥＴＣアンテナ素子３とＧＰＳアンテナ素子４とは保持台６に保持されている。保持台６のＥＴＣアンテナ素子３を保持する部分は保持位置を変化させることができるように可動に構成されている。保持台６のＧＰＳアンテナ素子４を保持する部分はベース２上に固定されている。当該保持台６はＥＴＣアンテナ素子３とＧＰＳアンテナ素子４との両方を保持しているように簡略化した状態に表示されているが、アンテナ素子ごとに設けられていてもよいし、可動でない部分は無くてもよいものである。

ＥＴＣアンテナ素子３は、上面の放射導体であるＥＴＣ受信面３ａと、下面のＥＴＣ地板３ｂとで誘電体基板を挟持した平面アンテナ素子である。保持台６には、ＥＴＣアンテナ素子３の誘電体基板に設けられた貫通孔を通してＥＴＣ受信面３ａに給電を行うための給電経路と、ＥＴＣ地板３ｂをアンテナ地板２ａに接続するための接地経路とを含ませることができる。また、ＧＰＳアンテナ素子４は、上面の放射導体であるＧＰＳ受信面４ａと、下面のＧＰＳ地板４ｂとで誘電体基板を挟持した平面アンテナ素子である。保持台６には、ＧＰＳアンテナ素子４の誘電体基板に設けられた貫通孔を通してＧＰＳ受信面４ａに給電を行うための給電経路と、ＧＰＳ地板４ｂをアンテナ地板２ａに接続するための接地経路とを含ませることができる。ＥＴＣアンテナ素子３やＧＰＳアンテナ素子４への給電経路および接地経路をケーブル等、保持台６とは別体のものとして設けてもよい。

ＥＴＣアンテナ素子３は、ＥＴＣ受信面３ａが車両前方の斜め上方に向かう角度となるように、保持台６によって保持されている。ＧＰＳアンテナ素子４は、ＧＰＳ受信面４ａが水平あるいはほぼ水平となるよう、保持台６によってＥＴＣアンテナ素子３よりも車両前方側に保持されている。

電話アンテナ素子５は、アンテナ地板２ａと平行に配置された平板状放射導体からなる受信面の一端が、裏側に折り返し部分を有した状態で、アンテナ地板２ａに設けられた貫通孔を介した経路から給電され、アンテナ地板２ａに図示しない接地線で接続された逆Ｆ型アンテナ素子である。ここでは２つの電話アンテナ５が、放射導体が車両前後方向に延伸するようにして、ＥＴＣアンテナ素子３およびＧＰＳアンテナ素子４の両側に並置されている。

上記の構成のアンテナ装置１０においては、ＧＰＳアンテナ素子４のＧＰＳ受信面４ａ、あるいは、ＧＰＳアンテナ素子４のＧＰＳ受信面４ａおよび電話アンテナ素子５の受信面は、水平あるいはほぼ水平に配置されることから、例えば、アンテナ装置１０は、まず、ベース２の面が水平あるいはほぼ水平となるようにインストルメントパネル内に取り付けられる。ＧＰＳアンテナ素子４および電話アンテナ素子５の取付け角度について水平からの微小なずれは受信性能にあまり影響を及ぼさないとする。この場合に、ＧＰＳアンテナ素子４および電話アンテナ素子５の取付け位置が定まった後で、後に詳述する保持台６の可動部分によりＥＴＣアンテナ素子３の取付け角度すなわち取付け位置を調整することにより、ＥＴＣ受信面３ａに適合する設置角度すなわち設置位置を設定することができる。

次に、保持台６の可動部分を構成する位置調整機構について説明する。

図２に、保持台６が有する位置調整機構６０の構成を示す。位置調整機構６０は角度調整機構であり、ホルダ板６０ａと、ウォームホイール６０ｂおよびウォーム６０ｃからなるウォームギアと、架台６０ｄと、架台６０ｅとを備えている。

ホルダ板６０ａはアンテナ素子を保持するもので、図２の場合にはＥＴＣアンテナ素子３のＥＴＣ地板３ｂ側と接触するようにＥＴＣアンテナ素子３を保持している。ホルダ板６０ａの上面そのものがＥＴＣ地板のようなアンテナ素子の地板を構成していてもよい。ウォームホイール６０ｂは、ベース２上に固設された架台６０ｄに水平軸の周りを回動可能となるように軸支されているとともに、一角が切り取られてなる截頭部がホルダ板６０ａの裏面に固定されている。ウォーム６０ｃは、ベース２上に固設された架台６０ｅに水平軸の周りを回動可能となるように軸支されている。ウォーム６０ｃの端部には目盛り板Ｓが付設されている。ウォーム６０ｃの一端をドライバやレンチ等により回すことにより、ウォーム６０ｃと歯合したウォームホイール６０ｂが目盛り板Ｓの目盛りの範囲内で回動してホルダ板６０ａの角度が変わる、従ってＥＴＣ受信面３ａの角度が変わるようになっている。

また、図２において、例えば、ホルダ板６０ａを貫通するように図示しない給電ケーブルが敷設され、ＥＴＣ受信面３ａへの給電、および、ＥＴＣ地板３ｂとアンテナ地板２ａとの接続が行われる。なお、ＥＴＣ地板３ｂとアンテナ地板２ａとの接続については、ホルダ板６０ａ、ウォームギア、架台６０ｄ、および架台６０ｅを介した導電接続経路が形成されるように適宜導電材料を用いて位置調整機構６０を構成することにより行ってもよい。

保持台６が位置調整機構６０を備えることにより、保持されるＥＴＣアンテナ素子３等のアンテナ素子のベース２の面に対する角度を、段階的にあるいは無段階に調整可能とすることができる。従って、受信角度規制が行われるＥＴＣアンテナ素子３のような精密な受信角度調整を必要とするアンテナ素子を、アンテナ装置１０の全体のインストルメントパネル内における取付け位置が確定した後で正確に位置決めすることができる。

また、上記の例ではＧＰＳアンテナ素子４や電話アンテナ素子５を予めベース２に固定したが、これらのアンテナ素子も位置調整機構６０を有する保持台６によって可動とし、ベース２の面に対する受信面の角度を調整することにより、受信面を水平あるいはほぼ水平となるようにしても構わない。これによれば、例えば、アンテナ装置１０の全体をインストルメントパネル内においてベース２が水平となるように装着することができなくとも、目的の受信角度に設定することが可能となる。また、強指向性の電話アンテナ素子に位置調整機構６０を用いる場合には、ＥＴＣアンテナ素子３と同様の角度調整の効果が得られる。

このようにアンテナ装置１０によれば、位置調整機構６０によって特定のアンテナ素子のベース２に対する位置を調整することが可能である。従って、まずアンテナ装置１０の取付け位置を定めてから、取り付けられたアンテナ装置１０の位置で特定のアンテナ素子の位置を適切に調整することが可能となる。複数のアンテナ素子に、ＧＰＳアンテナ素子４や電話アンテナ素子５のような、受信性能が取付け位置に対して大きな裕度を有するアンテナ素子がベース２に固定された状態で含まれていると、これらの受信性能に大きな裕度を有するアンテナ素子に適合するように粗な位置決めを行えればよい等の理由で、アンテナ装置１０の取付け位置を定めることが可能である。また、インストルメントパネルの形状に応じて制限されるアンテナ装置１０の取付け位置に対応して、各アンテナ素子を上記の特定のアンテナ素子として位置調整することが可能である。

以上により、複数のアンテナ素子を含んでいても受信性能を損なわずに多車種のインストルメントパネルに対応して装着することのできるアンテナ装置を提供することができる。

次に、図３に、保持台６の可動部分を構成する位置調整機構の他の例について説明する。

図３に、保持台６が有する位置調整機構７０の構成を示す。位置調整機構７０は、図２の位置調整機構６０に、さらに昇降台７１を備えた構成であり、角度調整機構に加えて距離調整機構を含んでいる。図２と同一の符号を付した部材については同一の機能を有するので、以下で特に断る記載をする他はその説明を省略する。

昇降台７１は、ホルダ板６０ａ、ウォームホイール６０ｂおよびウォーム６０ｃからなるウォームギア、架台６０ｄ、および、架台６０ｅを各々の相対位置を保ったまま上下方向の昇降を行うものである。昇降台７１は、架台７１ａ、ねじ溝付きスリーブ７１ｂ、および、ねじ付き脚７１ｃを備えている。

架台７１ａは、ウォームホイール６０ｂの回動に干渉しない位置で架台６０ｄおよび架台６０ｅを下方から固定的に支持している。架台７１ａには１箇所以上にねじ溝の無い貫通孔が設けられている。当該各貫通孔には、ねじ付き脚７１ｃが架台７１ａに上下に突出するよう貫挿されて、架台７１ａよりも下方側にある端部がベース２に固定されている。ねじ溝付きスリーブ７１ｂは、内面にねじ溝を有しており、架台７１ａよりも下方側でねじ付き脚７１ｃの外周に螺合している。ねじ溝付きスリーブ７１ｂの外径は上記貫通孔の径よりも大きく、ねじ溝付きスリーブ７１ｂの上面が架台７１ａの裏側に当接することによって架台７１ａを支持している。

ねじ溝付きスリーブ７１ｂを回すことにより、ねじ溝付きスリーブ７１ｂが上下動するので、架台７１ａを昇降させることができる、従って、ＥＴＣアンテナ素子３のような保持したアンテナ素子を昇降させることができる。

上記の構成の位置調整機構７０によれば、位置調整機構６０を用いたベース２の面に対するアンテナ素子の角度を調整する機能に加えて、昇降台７１を用いたベース２の面に対するアンテナ素子の距離を調整する機能が得られる。これにより、アンテナ装置１０を装着したインストルメントパネル内でアンテナ素子のインストルメントパネルからの距離を調整することができるため、それだけ多様な電波伝搬環境に対応して良好な受信性能を確保することが可能となる。

なお、上記の位置調整機構７０は角度調整機構と距離調整機構との両方を備えるものであったが、距離調整機構のみを備えた位置調整機構を採用することも可能である。また、位置調整機構６０は、基本的には角度調整機構であるが、角度を調整することにより同時にアンテナ素子とベース２との間の距離を付随的に変える効果も有しているので、位置調整機構６０により変動した当該距離を位置調整機構７０の昇降台７１のような距離調整機構によって補償することにより当該距離を不変に保つ、といった使い方も可能である。

図４に、保持台６が有するさらに他の位置調整機構８０の構成を示す。図４（ａ）は位置調整機構８０の側面図であり、図４（ｂ）は位置調整機構８０の背面図である。

図４（ａ）、（ｂ）に示すように、位置調整機構８０は、ホルダ板８０ａと支持体８０ｂとを備えている。

ホルダ板８０ａの構成は前述のホルダ板６０ａの構成と同じであるのでその説明を省略する。支持体８０ｂは、ベース２の上面とホルダ板８０ａの裏面との間に１つ以上配置されて、ホルダ板８０ａをベース２に対して上下方向に傾斜した状態に支持する立板状部材であり、樹脂や金属等の任意材料で形成されている。当該立板状部材は、ベース２の上面上に、図４（ａ）のように側面から見て直線状に傾斜分布した厚みを有する複数の傾斜片Ｐが、傾斜起端側どうしを重ねるようにして、破線で示すように直線状の脆弱部Ｑを隣接境界として積層された構成である。脆弱部Ｑは例えば薄肉部やミシン目で構成される。

上記の構成の位置調整機構８０において、各傾斜片Ｐは脆弱部Ｑで折り取ることによって取り除くことが可能である。取り除いた残りの傾斜片Ｐどうしを接着等により連結することにより、また、全ての傾斜片Ｐを取り除くことにより、ベース２に対するホルダ板８０ａの傾斜角を変化させることができる。角度調整後には、最上段の傾斜片Ｐはホルダ板８０ａの裏面に、最下段の傾斜片Ｐはベース２の上面に、それぞれ接着等により固定される。

このように、図４の位置調整機構８０は角度調整機構として機能し得るので、保持されるＥＴＣアンテナ素子３等の任意のアンテナ素子のベース２の面に対する角度を、段階的に調整可能とすることができる。また、傾斜片Ｐを脆弱部Ｑで手作業あるいは工具を用いることにより簡単に折り取ることができるので、アンテナ装置の設置工程が容易である。

以上、本実施形態について説明した。なお、上述した各実施例を本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更した構成で実施することも可能である。例えば、角度調整機構として、前記例では搭載基板に対するアンテナ素子の上下方向の角度（仰角）を調整する機構について説明を行ったが、これに限らず、搭載基板に対するアンテナ素子の左右方向の角度（方位角）を調整する機構を採用してもよい。また、搭載基板に平行な方向に位置調整を行う機構を有していてもよい。従って、特定のアンテナ素子についての搭載基板に対する１次元的、２次元的、または３次元的な相対位置を調整することのできる機構は全て位置調整機構に含まれ得る。また、位置調整機構を手動に限らず電動により駆動される機構としてもよい。

本発明は、例えば、ＥＴＣ用アンテナ、ＧＰＳ用アンテナ、電話用アンテナを含む情報通信用アンテナ等の多種メディアに対応したアンテナ装置を搭載する車両に適用可能である。

２ ベース
２ａ アンテナ地板
３ ＥＴＣアンテナ素子
４ ＧＰＳアンテナ素子
５ 電話アンテナ素子
６ 保持台
１０ アンテナ装置
６０、７０、８０ 位置調整機構

Claims (4)

1. 複数のアンテナ素子を共通の基板上に備えたアンテナ装置であって、
   前記複数のアンテナ素子に含まれる特定のアンテナ素子の前記基板に対する位置を調整可能な位置調整機構を備えていることを特徴とするアンテナ装置。
2. 前記位置調整機構は、前記特定のアンテナ素子の前記基板に対する角度を可変に調整可能な角度調整機構を備えていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記位置調整機構は、前記特定のアンテナ素子の前記基板に対する距離を可変に調整可能な距離調整機構を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載のアンテナ装置。
4. 前記複数のアンテナ素子は、前記特定のアンテナ素子として、ＥＴＣアンテナ素子と電話アンテナ素子との少なくともいずれか一方を含んでいることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のアンテナ装置。

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