JP2023171580A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型低背であっても、浮遊容量を低減させるとともに他のメディア用のアンテナを支障なく混載できるアンテナ装置を提供する。【解決手段】ＡＭ・ＦＭアンテナ１３は、一対の容量装荷エレメント１３１，１３２をホルダ１３３に固定孔１３２１を通じて固定するとともに、このホルダ１３４の下部にヘリカルアンテナ１３４を固定して構成される。容量装荷エレメント１３１，１３２は、車両ルーフと直交する面を中心として所定間隔及び所定角度で対向する。また、それぞれ上縁よりも低い部位に連結部が設けられ、各連結部を介して互いに導通する。容量装荷エレメント１３１，１３２の縁は、例えばＳＤＡＲＳアンテナ１４やＧＮＳＳアンテナ１９と干渉しないサイズとされる。ＡＭ／ＦＭアンテナ１３の給電をなすＭ字状接続片とＡＭ／ＦＭ増幅器の間に電話用アンテナ１７の周波数を高インピーダンスとするフィルタを直列に接続する。【選択図】図７

Description

本発明は、車両ルーフに取り付けられ、複数のメディア用の電波を受信可能な低背型のアンテナ装置に関する。

車両ルーフなどに取り付けられる従来のアンテナ装置として、特許文献１～３に開示されたものが知られている。これらのアンテナ装置は、車両ルーフから７０ｍｍ以下で突出するアンテナケースにアンテナ部を収納している。アンテナ部は、ＦＭ波帯の電波を受信するアンテナ素子と、ＡＭ波帯の利得を高めるためにアンテナ素子の頂上付近に傘状に設けられた金属板が設けられている。

特開２０１０－２１８５６号公報 特開２０１５－８４５７５号公報 特開２０１６－１７４３６８号公報

近年、ＡＭ放送及びＦＭ放送のほかにも電話用アンテナやＧＰＳアンテナなど、多数のメディア用のアンテナをアンテナケース内に混載する傾向がある。このため、特許文献１～３に開示されたアンテナ装置のように、小型低背化のためにアンテナ素子を１つの大きな金属板として設けた場合、他のメディア用アンテナが近接して配置されることとなり、近接するアンテナによって浮遊容量が大きくなる。浮遊容量は、設計者が意図しない無効容量成分であり、物理的な構造に起因する。この浮遊容量が大きくなるほど利得が低下する。また、近接しないアンテナにおいてもアンテナ相互の影響も受けやすくなっている。

本発明の課題は、小型低背であっても浮遊容量を低減させることができ、他のメディア用のアンテナをも支障なく混載することができるアンテナ装置を提供することにある。

本発明が提供するアンテナ装置は、車両ルーフに取り付けられるアンテナ装置であって、その内部に収納空間が形成されている電波透過性のケース部と、前記収納空間に収納されるアンテナ部とを備えており、前記アンテナ部は、前記車両ルーフと直交する面を中心として所定間隔及び所定角度で対向する一対の容量装荷エレメントと、各容量装荷エレメントの上縁よりも低い部位に設けられ、前記各容量装荷エレメントを互いに導通させる連結部と、前記連結部に電気的に接続されるヘリカルエレメントと、を有することを特徴とする。

容量装荷エレメントの縁（上縁、側縁、下縁）同士が離れているため、車両ルーフに対して平行となる面が開口する。そのため、容量装荷エレメントによりヘリカルエレメントに対地静電容量は付加されるが、浮遊容量は低減する。そのため、ＡＭ放送及びＦＭ放送の利得が向上する。また、対向する容量装荷エレメントの縁同士が不連続となるので、他のメディア用のアンテナが受信する電波との干渉を抑制することができる。

（ａ）～（ｃ）は第１実施形態に係るアンテナ装置の外観図。 第１実施形態に係るアンテナ装置を構成する部品の配置説明図。 （ａ）～（ｃ）はホルダの構造説明図。 （ａ）～（ｄ）は容量装荷エレメントの構造説明図。 （ａ）～（ｃ）はヘリカルエレメントの構造説明図。 （ａ）～（ｄ）はＡＭ・ＦＭアンテナの構造説明図。 収納空間に収納されるアンテナ部の状態を示す外観斜視図。 収納空間のアンテナ部を含むアンテナ装置の構造例を示す透視図。 （ａ）～（ｅ）はＳＤＡＲＳアンテナの電気的特性の変化例を示した図。 （ａ）～（ｃ）は容量装荷エレメント同士の連結部の例示図。 （ａ）～（ｃ）は第２実施形態に係るアンテナ装置の構造説明図。 （ａ），（ｂ）は第３実施形態に係るアンテナ装置の構造説明図。 第４実施形態に係るアンテナ装置のアンテナ部の配置説明図。 （ａ）～（ｃ）は第４実施形態におけるＡＭ／ＦＭアンテナの構造説明図。 （ａ）は第５実施形態に係るアンテナ装置の外観斜視図、（ｂ）は（ａ）における部分切り欠き図。 第５実施形態に係るアンテナ装置を構成する部品の配置説明図。 第５実施形態による容量装荷エレメントの外観斜視図。 （ａ）～（ｅ）は容量装荷エレメントの形状説明図。 第１及び第５実施形態による電話用アンテナの平均利得－周波数特性図。 キーレスエントリー用アンテナの平均利得－周波数特性図。 第５実施形態によるＳＤＡＲＳアンテナの外観斜視図。 図２１のＳＤＡＲＳアンテナを構成する部品の配置説明図。 図２１のＡ－Ａ´断面図。 ＳＤＡＲＳ用の無給電素子とアンテナ本体との位置関係を示す図。 ＳＤＡＲＳアンテナの方向による利得変化を示すシミュレーション図。 ＳＤＡＲＳアンテナの利得－周波数特性図。 第６実施形態に係るアンテナ装置のアンテナ部の外観斜視図。 （ａ），（ｂ）は容量装荷エレメントの構造説明図。 エレメントホルダへのヘリカルコイルの組立手順の説明図であり、（ａ）は組立前、（ｂ）は組立後の状態を示す。

以下、本発明を、車両ルーフに取り付けられる低背のアンテナ装置に適用した場合の実施の形態例を説明する。このアンテナ装置は、複数メディア用の電波を受信又は送受信するために、複数種類のアンテナを備えるものである。
なお、以下において、便宜上、車両ルーフ側を下方向、車両ルーフから鉛直上向きを上方向、本発明の長手方向を前後方向（正面を前方、背面を後方）、長手方向に対して垂直方向を左右方向という。また、上下方向をそれぞれ表裏と表現したり、それらに類似する表現を用いることもある。

［第１実施形態］
図１（ａ）は、第１実施形態に係るアンテナ装置の平面図、同（ｂ）は側面図、同（ｃ）は背面図である。本実施形態にかかるアンテナ装置１は、その内部に収納空間が形成されている電波透過性を有する合成樹脂製のケース部と、収納空間に収納されるアンテナ部とを有する。ケース部は、下面側が開口面部を有するアンテナケース１０と図示しないインナーケースとで構成される。アンテナ装置１は、また、アンテナケース１０の開口面部を閉塞するベース部２０と、アンテナ装置１を車両ルーフへ取り付けるとともに、グランドを取るためのキャプチャ部３０とを備える。
アンテナケース１０は前方へ向かう（先端に行く）ほど細くかつ低くなると共に、側面も内側に（長手方向の中心軸線に向かって）湾曲した曲面とされた流線型に成形されている。アンテナケース１０の下面部は、図示しない車両ルーフの取付面（アンテナ装置１を取り付ける車両ルーフ側の部位の底面、以下同じ）の形状に合わせた形状に成形されている。アンテナケース１０の長手方向の長さは約２３０ｍｍ、横幅は約７５ｍｍ、高さは約７０ｍｍである。

＜部品配置構造＞
図２は、アンテナ装置１の部品配置説明図である。アンテナ装置１は、その外壁がアンテナケース１０の内壁の形状に応じた形状のインナーケース１１を備えている。インナーケース１１は、電波透過性の合成樹脂製であり、その下面側が開口している。またその下面部の外側のフランジには、ベース部２０にネジ止め固定するための溝部及び複数のボスが形成されている。
上記収納空間は、このインナーケース１１の内側に形成され、アンテナを保護するために用いられている。さらに、該インナーケース１１はベース部２０にネジ止めされる際に、インナーケース１１の内壁と、絶縁ベース２３の絶縁壁の内側リブの外壁とでＯリング２２を挟み込んで固定することで、アンテナ装置１の内部の防塵、防水性が確保できる構成となっている。
該アンテナケース１０の内側後方に設けられた樹脂製の係合片を、絶縁ベース２３の係合片はめ込み部に位置あわせをし、そこを支点として、該アンテナケース１０及び絶縁ベース２３の前方、及び左右にそれぞれ設けられた係止爪同志が係合することにより、アンテナケース１０が絶縁ベース２３に固定される。
また、該アンテナケース１０の左右部には係止爪の他に固定片が設けられており、固定片は絶縁ベース２３に設けられた固定片用の穴に挿入されて組み付けられる構造となっている。固定片を設けることにより、該アンテナケース１０が受ける外力によってアンテナケース１０が変形することを防止することが出来、また、外力を固定片へ分散するため、係止爪に伝わる外力を減少して係止爪同志の係合が外れるのを防止することができる。

インナーケース１１の下面部の外縁とアンテナケース１０の開口端部との間には、軟質絶縁製のパッド１２が取り付けられる。パッド１２は、アンテナケース１０がベース部２０に固定される際に、挟み込まれて固定される。パッド１２が、車両ルーフとアンテナケース１０及びインナーケース１１との隙間を塞ぐため、美観を向上させるとともに、防塵、防水性を向上することが出来る。特に洗車機の放水などによって、シール材３４へ直接的に水が吹き付けられるのを防止することで、シール材３４の防水性を向上させる役割を果たしている。

インナーケース１１の収納空間には、ＡＭ／ＦＭアンテナ１３、ＳＤＡＲＳ（Satellite Digital Audio Radio Service）アンテナ１４、ＬＴＥアンテナ１５、ＧＮＳＳアンテナ１６、電話用アンテナ１７が取り付けられる。ＡＭ／ＦＭアンテナ１３は、５２２ｋＨｚ～１７１０ｋＨｚのＡＭ放送電波と、７６ＭＨｚ～１０８ＭＨｚのＦＭ放送電波を受信する。また、１５３ｋＨｚ～２７９ｋＨｚのＬＷ放送電波も受信可能である。円偏波を受信するＳＤＡＲＳアンテナ１４は、衛星デジタル音声ラジオサービスである２．３ＧＨｚ帯の電波を受信する。ＬＴＥ（Long Term Evolution）アンテナ１５は、７００ＭＨｚ帯から２．７ＧＨｚ帯の電波を送受信する。ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）は、ＧＰＳ、ＧＬＯＮＡＳＳ、Ｇａｌｉｌｅｏ、準天頂衛星（ＱＺＳＳ）等の衛星測位システムの総称である。円偏波を受信するＧＮＳＳアンテナ１６は、ＧＮＳＳの１．５ＧＨｚ帯前後の電波を受信する。電話用アンテナ１７は、７００ＭＨｚ帯から２．７ＧＨｚ帯の電波を送受信する。電話用アンテナ１７は、実際にはＬＴＥアンテナの一種である。

ＡＭ／ＦＭアンテナ１３は、インナーケース１１の内壁ボスにネジ止め固定されるとともに、基板１９に形成された弾性導電部材であるＭ字状接続片１９１に弾性保持される。ＳＤＡＲＳアンテナ１４は、絶縁ベース２３にネジ止めされ保持される。ＬＴＥアンテナ１５及びＧＮＳＳアンテナ１６は、基板１８を介して導電ベース２１に固定される。電話用アンテナ１７は、基板１９を介して導電ベース２１に固定される。各アンテナ１３～１７で受信され、増幅された信号は、信号ケーブルＣ１，Ｃ２，Ｃ３を通じて車両側の電子回路に送られる。

ＡＭ／ＦＭアンテナ１３は、一対の容量装荷エレメント１３１，１３２、電波透過性を有する合成樹脂製のホルダ１３３、及び、ヘリカルエレメント１３４を含んで構成される。容量装荷エレメント１３１，１３２は、それぞれ略中央部に電気的遅延部、例えばミアンダ状に形成された複合形状、を有するエレメントであり、それ自体ではＡＭ／ＦＭ帯では共振しない。しかし、ヘリカルエレメント１３４に対地静電容量を付加（装荷）する容量装荷板として機能し、ＡＭ帯では電圧受信素子としての機能を向上し、ＦＭ帯ではＡＭ／ＦＭアンテナ１３が共振する。さらに、ＡＭ波帯及びＦＭ波帯以外の周波数では、後述するインピーダンス変換器として機能する。ヘリカルエレメント１３４は、容量装荷エレメント１３１，１３２とＡＭ／ＦＭ増幅回路との間に介挿され、容量装荷エレメント１３１，１３２と協働してＦＭ波帯で共振するヘリカルアンテナとして動作する。このヘリカルエレメント１３４は、中空のボビンに線状導体を巻回したものであり、上下端には、それぞれ線状導体の端部と導通するターミナル端子（図２に示された例では下部ターミナル端子１３４１）が形成されており、この下部ターミナル端子１３４１が上述したＭ字状接続片１９１に弾性保持される。ＡＭ／ＦＭアンテナ１３の構造については、後で詳しく説明する。

ＳＤＡＲＳアンテナ１４は、無給電素子１４１、無給電素子用ホルダ１４２、平面アンテナ１４３、ＳＤＡＲＳ用アンプ基板１４４、シールドカバー１４５及びグランドプレート１４６を含んで構成される。平面アンテナ１４３は、ＳＤＡＲＳ用の主アンテナであり、金属薄板状の無給電素子１４１は、平面アンテナ１４３のアンテナ利得を向上させるために所定間隔をあけて平面アンテナ１４３の上側に設けられる。金属薄板を箱状に構成したシールドカバー１４５は、ＳＤＡＲＳ用アンプ基板１４４を電気的にシールドする導電部材である。グランドプレート１４６は、平面アンテナ１４３のグランド（接地部位、以下同じ）となる導電部材である。なお、シールドカバー１４５とグランドプレート１４６は、一体化してもよい。このようなＳＤＡＲＳアンテナ１４は、導電ベース２１の前方に存在する絶縁ベース２３の凹部に配置される。グランドプレート１４６は、車両ルーフと所定距離だけ離される。また、ＳＤＡＲＳアンテナ以外の他のアンテナのグランドと電気的に分離される。その理由については後述する。

ＬＴＥアンテナ１５は、基板１８に立設される。ＧＮＳＳアンテナ１６は平面アンテナであり、基板１８の表面に取り付けられる。基板１８の裏面には、図には顕れないＧＮＳＳ増幅回路とＬＴＥアンテナ整合回路と、両アンテナ１５，１６の出力を一つとするダイプレクサ回路とが実装されている。ＧＮＳＳ増幅回路の入力部にはＧＮＳＳアンテナ１６が電気的に接続されている。また、ＬＴＥアンテナ整合回路の入力部にはＬＴＥアンテナ１５が電気的に接続されている。電気的な接続は、ハンダ付け等により行われる。基板１９の表面には上記の電話用アンテナ１７が立設される。基板１９の裏面には、図には顕れない電話用アンテナ１７のための整合回路及びＡＭ／ＦＭ増幅用回路などが実装されている。

ベース部２０は、車両ルーフへの取付後に当該車両ルーフと同電位となる金属製の導電ベース２１と、軟性絶縁体であるＯリング２２と、その外周がアンテナケース１０の下面部の形状に適合する樹脂製の絶縁ベース２３とを含んで構成される。絶縁ベース２３は、導電ベース２１、アンテナケース１０、インナーケース１１及びＳＤＡＲＳアンテナ１４を保持するための強度を有する樹脂製のものである。導電ベース２１はダイキャストで構成される所定強度を有する部材であり、取付時に車両ルーフと同電位となり、グランド（接地）として機能する。

導電ベース２１の表側には、凹部２１１，２１２と、これらの凹部２１１，２１２を遮蔽する壁部２１３が形成されている。凹部２１１には、基板１９の裏面に実装されたＡＭ／ＦＭ増幅回路などの電子部品が収容される。凹部２１２には、基板１８の裏面に実装されたＧＮＳＳ増幅回路などの電子部品が収容される。壁部２１３は、これらの収納空間をシールドする。つまり、凹部２１１，２１２と壁部２１３は、各基板１８，１９の位置決めを行うとともに、それぞれ独立したシールド領域を形成する。つまり、導電ベース２１は、各種電子部品のシールド部材を兼ねる。

凹部２１１，２１２の周辺には、基板１８，１９等をネジ止め固定するためのネジ孔も形成されている。ただし、ネジ孔の間隔は、所望周波数帯の電波の漏れを防ぐため、当該電波の波長の１／２以下とすることが望ましい。なお、基板１８，１９の信号出力パターンなどの部分は開口してもよい。他方、導電ベース２１の裏側には、上記のキャプチャ部３０をネジ止め固定するためのボスが下方に突出して形成されている。

絶縁ベース２３は、その外周部がアンテナケース１０の開口面部の形状に応じた形状であり、該外周部のやや内側には、Ｏリング２２をはめ込むための案内溝と、インナーケース１１を係合するための係合機構とが形成されている。案内溝や係合機構の内側には、平坦な部品載置面２３１が形成されている。この部品載置面２３１の略中央部には、導電ベース２１とキャプチャ部３０とが機械的に接続されるようにするための孔部２３２が形成されている。また、絶縁ベース２３の前方よりには凹部２３３が形成されている。この凹部２３３には、ＳＤＡＲＳアンテナ１４が収容される。

キャプチャ部３０は、ボルト３１、車両固定爪部材３２、プリロックホルダ３３、シール材３４、金属バネ３５を含む。プリロックホルダ３３は、アンテナ装置１を車両ルーフに仮固定する。このプリロックホルダ３３には係止爪が設けられている。この係止爪は、アンテナ取付ボス部を車両ルーフ側の取付穴へ挿入して嵌めた際に、車両ルーフ側の取付孔周辺に嵌合する。これにより、ボルト３１を締め付ける前にアンテナ装置１を仮固定することができ、車両ルーフへのアンテナ取付の作業性が向上する。仮固定後にボルト３１を締めつけることで、車両固定爪部材３２の爪が開く。その後、固定爪部材３２の先端が車両ルーフの塗装面を削ることで、車両ルーフと導電ベース２１とが電気的にほぼ同電位となるように接続されるとともに、機械的に固定される。また、ボルト３１を締めつけることで絶縁ベース２３の裏面に粘着剤等で固定されたシール材３４が、弾性をもっていることから圧縮される。これにより、車両ルーフを通じて車内に入る塵を防いだり、防水を図ることができる。また、導電ベース２１と金属バネ３５の防錆、防水性を確保することができる。
アンテナ装置１が搭載される車両ルーフの曲率は車種によって異なる場合がある。金属バネ３５は車両ルーフに当接する部分が凸状をなす摺動性を有する部材であり、車両ルーフの形状（曲率）へ追従するように変形する。その作用効果については後述する。

＜ＡＭ／ＦＭアンテナの構造＞
次に、ＡＭ／ＦＭアンテナ１３の構造について詳しく説明する。ＡＭ／ＦＭアンテナ１３は、断面台形の立体型形状のホルダ１３３を有する。図３（ａ）は、このホルダ１３３の上面図、同（ｂ）は正面図、同（ｃ）は側面図である。ホルダ１３３は、前後方向に長く左右方向に短い電波透過性の合成樹脂製であり、上底面１３３１はほぼ平坦面である。また、上底面１３３１のうち、長尺中央部からやや前方よりに、所定幅の平坦底面を有する溝部１３３２が形成されている。この溝部１３３２の所定部位には、ネジ孔１３３３が形成されている。このネジ孔１３３３は、容量装荷エレメント１３１，１３２及びヘリカルエレメント１３４をインナーケース１１の内壁ボスへネジで共締固定するためのものである。ホルダ１３３の両側部には様々な幅をもつ複数のリブ１３３４が存在する。いずれかのリブ１３３４には、係止爪１３３５が形成されている。リブ１３３４、係止爪１３３５は容量装荷エレメント１３１，１３２の角度及び位置を規制しているだけでなく，ホルダの強度の向上もなしている。

図４は、容量装荷エレメント１３１，１３２の形状及び配置例を示す説明図であり、同（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、同（ｃ）は側面図である。また、同（ｄ）はこれらの容量装荷エレメント１３１，１３２のサイズ説明図である。これらの図に示されるように、容量装荷エレメント１３１，１３２は、それぞれ取付時に前方となる前方面部と、後方となる後方面部とを帯状のミアンダ部でつなぐ複合要素からなるエレメントである。「ミアンダ部」は、少なくとも１回以上の蛇行状を有するように形成された細い導体エレメントで形成される面をいう。両者はほぼ対称となる形状のエレメントであり、その一方が他方と車両ルーフと直交する面を中心として所定間隔及び所定角度で対向する。この間隔及び角度は、インナーケース１１の内部空間の形状に応じて決められる。また、後方面部は高さが高い構造となる。

容量装荷エレメント１３１，１３２は、また、それぞれ取付時に最上端となる部位（以下、「天頂部」という）よりも低い部位に連結部１３１２，１３２２が形成されており、これらの連結部１３１２，１３２２を通じて互いに導通する。各連結部１３１２，１３２２は、それぞれ容量装荷エレメント１３１，１３２の一部にスリットを形成した後、折り曲げることで実現できる。各連結部１３１２，１３２２の長さが異なるのは、ほぼ対称となる一方の容量装荷エレメント１３１と他方の容量装荷エレメント１３２の取付方向を明確にするためであるが、常にそのようにしなければならないものではない。

これらの容量装荷エレメント１３１，１３２の前方面部及び後方面部には、固定孔１３１１，１３２１が形成されている。これらの固定孔１３１１，１３２１は、ホルダ１３３の係止爪１３３５に嵌合するために用いられる。これにより、容量装荷エレメント１３１，１３２を、接着剤などを用いずにホルダ１３３に係止することができるため、組立工程を簡略化するだけでなく、接着剤などを用いることによる電気的特性の変動を抑制することができる。
また、係止爪での固定ではなく、係止爪で仮固定した後に、熱などで加熱しホルダと溶着させ固定を図ることも可能である。

本実施形態の例では、図４（ｄ）に示される前方面部の高さａ１は約２６ｍｍ、横方向の長さａ２は約２３ｍｍ、ミアンダ部の横方向の長さａ３は約１４ｍｍ、後方面部の横方向の長さａ４は２３ｍｍである。ただし、ミアンダ部については、高さ方向にも経路長が生じる。

ＳＤＡＲＳの波長λ１は約１２０ｍｍであり、高さａ１、長さａ２，ａ４は、ＳＤＡＲＳの波長λ１に対して約１／４以下、ミアンダ部の経路長は約１／２である。そのため、前方面部からミアンダ部（始端）をみたときのインピーダンスは、ＳＤＡＲＳの周波数では高くなり、電気的に分離される。つまり、容量装荷エレメント１３１，１３２は、例えばＳＤＡＲＳで使用する周波数帯域ではインピーダンス変換器として機能する。後方面部からミアンダ部（後端）をみたときのインピーダンスも同様である。
そのため、ＳＤＡＲＳアンテナ１４にとって、容量装荷エレメント１３１，１３２は、自らの動作（指向性を含む）に影響を与えないサイズの導体となる。容量装荷エレメント１３１，１３２にとっても、後方端部からミアンダ部方向及び前方端部からミアンダ部方向のインピーダンスが、ＳＤＡＲＳの周波数帯域では高くなるため、ＳＤＡＲＳの電波の影響を受けることがない。つまり、相互に干渉しない。また、ＧＮＳＳの波長λ２は約１９０ｍｍであり、容量装荷エレメント１３１，１３２の電気長はＧＮＳＳの波長λ２の１／２とならないように共振しない長さとしているため、容量装荷エレメント１３１，１３２は、ＧＮＳＳアンテナ１６との間で干渉しない。

これに対し、前述した特許文献１ないし３のようにミアンダ部の無い１枚面のエレメントの場合、所要の対地静電容量を装荷しようとすると、横方向の長さは約６０ｍｍとなり、波長λ１の１／２となるため、少なくともＳＤＡＲＳアンテナ１４にとって、利得の低下や指向性のゆがみなどの影響が出やすくなる。また、高さは上記高さａ１の約２倍となり、やはり、波長λ１の約１／２程度となり、ＳＤＡＲＳアンテナ１４にとって、利得の低下や指向性のゆがみなどの影響が出やすくなる。

本願発明者らの実験によれば、波長λ１，λ２に対して、容量装荷エレメント１３１，１３２の板厚が１～２ｍｍ以下（波長λ１，λ２に対して十分に小さい厚み）とされ、高さａ２が平面アンテナ１４３の受信する電波の波長λ１の約１／４あるいはそれ以下の波長であり、ミアンダ部の経路長が波長λ１に対して１／２プラスマイナス１／８程度であれば、ＡＭ／ＦＭアンテナ１３とＳＤＡＲＳアンテナ１４との間で干渉はみられなかった。また、容量装荷エレメント１３１，１３２がＧＮＳＳアンテナ１６の受信する電波に対して共振しない長さであれば、ＡＭ／ＦＭアンテナ１３とＧＮＳＳアンテナ１６との間で干渉はみられなかった。なお、ミアンダ部により電気的に分離された前方面部及び後方面部の長さは、波長λ１の略１／４あるいはそれ以下が望ましい。

図４（ａ）～（ｄ）のように、天頂部が開いた構造の容量装荷エレメント１３１，１３２は、ヘリカルエレメント１３４との関係でも優れた効果を発揮する。すなわち、容量装荷エレメント１３１，１３２の天頂部が開口していることで、ヘリカルエレメント１３４と天頂部との投影面積が、１枚面で容量装荷を行う場合に比べて減少する。そのため、容量装荷エレメント１３１，１３２において、ヘリカルエレメント１３４で発生する高周波電流を打ち消そうと働く渦電流が減少する。これにより、ＡＭ／ＦＭアンテナ１３の効率劣化が軽減される。また、このような効果により、天頂部に対するヘリカルエレメント１３４の配置位置の自由度が向上する。例えば、ヘリカルエレメント１３４を必ずしも容量装荷エレメント１３１，１３２の天頂部の中心に配置する必要がなくなる。

容量装荷エレメント１３１，１３２の天頂部が開口する本実施形態による構造は、容量装荷エレメント１３１，１３２を折り曲げ加工や絞り加工する必要が無いことから加工工程が簡略化され、製造コストの低減に貢献する。このような構造は、また、近接する導体間、本例では電話用アンテナ１７との間に発生する浮遊容量が、１枚面で容量装荷板とした場合よりも低減される効果もある。浮遊容量は、設計者が意図しない無効容量成分であり、物理的な構造に起因する。この浮遊容量が大きくなるほど利得が低下することは上記のとおりである。
電話用アンテナ１７は、対向する容量装荷エレメント１３１，１３２のそれぞれの前方面部の側縁間との間の略中心に配置されている。これによっても浮遊容量を小さくできるので、電話用アンテナ１７と容量装荷エレメント１３１、１３２との対向距離を図７及び図８に示されるように短くできるのである。なお、電話用アンテナ１７との浮遊容量をさらに低減するために、さらに一つ以上の孔やスリットを容量装荷エレメント１３１、１３２に形成してもよい。そうすることにより、さらに容量装荷エレメント１３１，１３２の下面側の主にグランドとの浮遊容量を低減できるため、下面側を導電ベースで構成したとしても性能は十分に得られる。

次に、ヘリカルエレメント１３４について説明する。図５（ａ）はヘリカルエレメント１３４の上面図、同（ｂ）は正面図、同（ｃ）は背面図である。ヘリカルエレメント１３４は、電波透過性の合成樹脂でできた筒状のボビンに導線を巻回したものである。ボビンの表面には、ヘリカルアンテナの所望の形状が構成できるように、径、ピッチが決められた溝が形成されており、該ボビンに、線状導電体を必要なターン数だけ巻き付けることで、ヘリカルアンテナとして動作可能となる。ボビン下部には、導線の一端と電気的に接続された下部ターミナル端子１３４１が形成されている。この下部ターミナル端子１３４１は、上述したＭ字状接続片１９１に弾性保持され、基板１９の裏面に実装されたＡＭ／ＦＭ増幅用回路の入力端子と導通する。上部ターミナル端子１３４２は、導線の他端と電気的に接続されている。ボビンの中から上方へ金属ネジを差し込み、この金属ネジの足をホルダ１３３のネジ孔１３３３、及び、容量装荷エレメント１３１，１３２の連結部１３１２，１３２２により形成される円形孔へ挿入し、これらをインナーケース１１の内壁ボスへ共締めすることにより、上部ターミナル端子１３４２と容量装荷エレメント１３１，１３２とが電気的に接続される。該金属ネジはスプリングワッシャー付のネジとし機械的保持を強化してもよい。
また、該上部ターミナル１３４２は該ボビンに１８０度反転して取り付ける事が可能な構造であり、部品を共用しながらもヘリカルエレメント１３４のターン数が半ターン毎に調整できる構造であり、これにより受信周波数の調整が可能となり、設計の自由度を向上させることができる。

容量装荷エレメント１３１，１３２をホルダ１３３に固定し、さらに、このホルダ１３３にヘリカルエレメント１３４を取り付けた状態を図６に示す。図６（ａ）は上面図、同（ｂ）は正面図、同（ｃ）は側面図、同（ｄ）は下面図である。天頂部が塞がれた１枚面の容量装荷板とした場合に比べて、ヘリカルエレメント１３４の配置位置の自由度が向上することは上述のとおりである。本実施形態では、下部ターミナル端子１３４１を、容量装荷エレメント１３１，１３２のほぼ中間の位置とし、ヘリカルエレメント１３４自身を、多少、容量装荷エレメント１３２側に偏心させている。このように偏心させることにより、ヘリカルエレメント１３４と近接する容量装荷エレメントが容量装荷エレメント１３２となる。そのため、電気的な干渉が容量装荷エレメント１３２のみと生じるようにすることができ、容量装荷エレメント１３１，１３２の両方と電気的な干渉が生じるときに比べて干渉が軽減でき性能劣化が抑制可能となる。ヘリカルエレメント１３４を、多少、容量装荷エレメント１３１側に偏心させていてもよい。

また、インナーケース１１の収納空間に収納されるアンテナ部の状態を図７に示す。図７は、図２に示した配置に従って組み立てたアンテナ装置１のうち、アンテナケース１０、インナーケース１１及びＯリング２２だけを外した状態を示す外観斜視図である。また、図８はアンテナケース１０、インナーケース１１及びＯリング２２をも組み立てた状態で、収納空間を透視した状態を示す説明図である。
これらの図に示されるように、本実施形態のアンテナ装置１は、容量装荷エレメント１３１，１３２の相互の縁同士が離れており、車両ルーフに対して平行となる面が開口する。そのため、容量装荷エレメント１３１，１３２によりヘリカルエレメント１３４に対地静電容量は付加されるが、浮遊容量は低減する。そのため、ＡＭ放送及びＦＭ放送の利得が向上する。また、対向する容量装荷エレメント１３１，１３２の縁同士が不連続となるので、他のメディア用のアンテナが受信する電波との干渉を抑制することができる。

すなわち、長手方向の長さが約２３０ｍｍ、横幅が約７５ｍｍ、高さが約７０ｍｍという低背で狭い収納空間のアンテナ装置１でありながら、ＳＤＡＲＳアンテナ１４、ＬＴＥアンテナ１５、ＧＮＳＳアンテナ１６、電話用アンテナ１７、ＡＭ／ＦＭアンテナ１３を、相互に干渉することなく、この順序で前方から並べて配置することができる。

なお、図７及び図８に示されるように、ＡＭ／ＦＭアンテナ１３と電話用アンテナ１７とは近接して配置される。そのため、電話用アンテナ１７よりも周波数の低い受信を行うＡＭ／ＦＭアンテナ１３は、電話用アンテナ１７の影響を受けやすくなる。そこで、本実施形態では、基板１９の裏面に実装される整合回路のうち、電話用アンテナ１７の給電点に好ましくは２０ｐＦ程度のコンデンサを直列に接続した後に、各周波数の受信信号をインピーダンス整合するようにした。２０ｐＦは例えばＡＭ帯の１ＭＨｚでは約８０ｋΩのインピーダンスとなり、ＦＭ帯の１００ＭＨｚでは約８０Ωとなる。
これに対し、電話用アンテナ１７が受信する周波数帯のうち、例えば８００ＭＨｚ以上では１０Ω以下となり、インピーダンスは格段に低くなる。また、整合回路で電話用アンテナ１７とのインピーダンス整合をとるため、電話用アンテナ１７の受信帯域では損失がより小さくなる。電話用アンテナ１７の受信帯域幅を考慮すると望ましくは２ｐＦ～２０ｐＦ程度が望ましい。これにより、電話用アンテナ１７とＡＭ／ＦＭアンテナ１３の双方の利得を確保できる効果を有する。あるいは、インダクタとコンデンサを用いた並列共振回路からなるＢＥＦ（Band Elimination Filter）を構成し、ＡＭ帯付近またはＦＭ帯付近のインピーダンスを高くし、同様の効果を得ることも可能である。
また、ＡＭ／ＦＭアンテナ１３の給電をなすＭ字状接続片１９１とＡＭ／ＦＭ増幅器の間に電話用アンテナ１７の周波数を高インピーダンスとするフィルタを直列に接続することで、さらに相互に干渉しないようにした。該フィルタはチップコンデンサを信号経路とグランドに配置しないようにし、ＡＭ帯の受信信号がコンデンサによって分圧され減衰されない構成としたフィルタである。インダクタとコンデンサの並列共振や、オープンスタブを用いて電話用アンテナ１７の所望周波数帯を反射、あるいは減衰させるフィルタを構成したものである。

＜ＳＤＡＲＳアンテナの取付構造＞
本実施形態では、ＳＤＡＲＳ用の平面アンテナ１４３の基板裏面側にＳＤＡＲＳ用アンプ基板１４４を実装するとともに、この平面アンテナ１４３及びＳＤＡＲＳ用アンプ基板１４４を、無給電素子１４１を収容した無給電素子用ホルダ１４２と金属製のシールドカバー１４５とで挟み込んでいる。無給電素子用ホルダ１４２の下面にはＳＤＡＲＳ用の平面アンテナ１４３との位置決めをするための、リブが少なくとも２ヶ所以上設けられている。また、無給電素子用ホルダ１４２の厚みは、無給電素子１４１とＳＤＡＲＳ用の平面アンテナ１４３との間隔を一定とするような厚みの設定とされている。導電性の無給電素子１４１には、位置決め用のスリットが少なくとも１つ以上設けられており、そのスリットが無給電素子用ホルダ１４２の位置決め用リブに嵌合することで位置決めがなされている。これは、無給電素子１４１に突起部を設け、無給電素子用ホルダ１４２に凹部の形状を成す構造でもよい。そして、これらをＳＤＡＲＳ用アンプ基板１４４に設けた孔とグランドプレート１４６に設けた孔をネジで共締めすることで固定している。グランドプレート１４６は絶縁ベース２３の前方に配置され、絶縁ベース２３のリブよりも内側に設けられた凹部２３３に位置決めされるよう、はめ込まれている。凹部２３３が形成される部分の絶縁ベース２３３の厚さは凹部２３３が形成されない部分の厚さに比べて薄くなっているが、凹部２３３は絶縁ベース２３のリブよりも内側でグランドプレート１４６の形状に一部が沿った形状に設けられるため、絶縁ベース２３の強度としては十分に保たれる。
また、グランドプレート１４６は、導電ベース２１と電気的に分離されるように、導電ベース２１とは接続されていない。これは、ＬＴＥアンテナ１５及び／又は電話用アンテナ１７への電気的特性の影響を防止することと、ＳＤＡＲＳアンテナ１４への指向性の影響を防止するためである。

すなわち、導電ベース２１は、ＬＴＥアンテナ１５、ＧＮＳＳアンテナ１６、電話用アンテナ１７、ＡＭ／ＦＭアンテナ１３のグランドとしても機能するが、車両ルーフと導電ベース２１との距離及び導電ベース２１のサイズによって、不要な共振（共鳴現象）が発生する原因ともなる。不要共振は、導電ベース２１が大きくなるほど発生しやすい。不要共振が発生すると、その周波数が含まれる帯域の電波を受信するアンテナの利得が低下する。また、アンテナ装置１を搭載する車両ルーフの曲率によっては、導電ベース２１と車両ルーフとの間の容量成分が変化し、不要共振により各アンテナ１３～１７の利得が低下、あるいは変化することがある。

ここで、不要共振について簡単に説明する。導電ベース２１とキャプチャ部３０の車両固定爪部材３２までの部分のインダクタンスをＬ、導電ベース２１と車両ルーフの空間のキャパシタンスをＣとすると、不要共振の周波数ｆは、１／［２π√（ＬＣ）］で表される。また、導電ベース２１と車両ルーフ間の面積をＳ、導電ベース２１と車両ルーフ間の距離をｄ、上記空間の比誘電率をεとすると、キャパシタンスＣは、ε・Ｓ／ｄとなる。さらに、導体損失をＲとすると、不要共振の鋭さを表すＱ値は、［√（Ｌ／Ｃ）］／Ｒ＝１／（ωＣＲ）により求められる。ここで、ωは不要共振の角周波数であり、ω＝２πｆで表される。なお、不要共振のＱ値が小さいほど、利得に与える影響は微小となる。導電ベース２１が大きくなって面積Ｓが大きくなると、キャパシタンスＣが大きくなり、不要共振の周波数ｆが低くなる。これにより、不要共振の周波数ｆが、送信又は受信に用いられる周波数の帯域内（仕様帯域内）に含まれる周波数となり、その周波数が含まれる帯域の電波を受信するアンテナの利得が低下することがある。また、車両ルーフには様々な種類があり、各々の曲率は様々である。金属バネ３５が存在しない場合、車両ルーフの曲率が大きいと、キャパシタンスＣが小さくなる。そして、不要共振の周波数ｆが高くなると共に、Ｑ値が大きくなり、各アンテナ１３～１７の利得が低下する。一方、車両ルーフの曲率が小さいと、キャパシタンスＣが大きくなり、不要共振の周波数ｆが低くなると共に、Ｑ値が小さくなる。このように、車両ルーフの曲率によって、キャパシタンスＣが大きく変動し、不要共振の周波数ｆも大きく変動することになる。

そこで、本実施形態では、金属バネ３５の凸状の部分を車両ルーフに当接させることで、第１に、不要共振の周波数ｆの変動量を抑制し、アンテナ装置５を様々な曲率の車両ルーフに取り付けることができるようにした。
金属バネ３５が存在する場合、金属バネ３５が摺動性を有することから、当接する凸状の部分が車両ルーフの曲率に追従して変形する。そのため、キャパシタンスＣの変動量が小さくなり、不要共振の周波数ｆの変動量も小さくなって、様々な曲率の車両ルーフに取り付けることができるようになる。

また、本実施形態では、金属バネ３５の凸上の部分を車両ルーフに当接させることで、第２に、キャパシタンスＣを大きくして、不要共振の周波数ｆが低域へシフトするようにした。そのため、不要共振の周波数を仕様帯域外にシフトさせることができる。

本実施形態では、また、導電ベース２１を不要共振が入り込まないサイズまで小さくするために、ＳＤＡＲＳアンテナ１４については、導電ベース２１の上に配置せず、絶縁ベース２３の上に配置するようにした。そして、ＳＤＡＲＳの平面アンテナ１４３のグランドは、導電ベース２１とは電気的に分離されたグランドプレート１４６を使用することにした。平面アンテナ１４３の受信帯域は２．３ＧＨｚ帯のように高い周波数帯であることから、別体としたグランドプレート１４６であっても平面アンテナ１４３より僅かに大きくするだけで、アンテナ利得を確保するのに十分なグランドサイズを得ることができる。

グランドプレート１４６を導電ベース２１と別体にする構造は、グランドプレート１４６のサイズ及び構造の自由度を増す効果もある。導電ベース２１のサイズや配置構造は、アンテナ装置１の要求仕様などに応じてある程度決まってしまうものであるが、例えば車両ルーフと導電ベース２１との電気長がＳＤＡＲＳの波長λ１の略１／４となると、ＳＤＡＲＳの電気的特性が劣化することがある。本実施形態では、グランドプレート１４６を導電ベース２１と別体としたため、ＳＤＡＲＳアンテナ１４の所望の電気的特性が得られるようにグランドプレート１４６の形状及びサイズを任意に設定できるようになり、指向性の改善が可能になるとともに、設計の自由度を増すことができる。

図９は、ＳＤＡＲＳアンテナ１４の構造変化による電気的特性の変化例を示した図である。上述したとおり、ＳＤＡＲＳアンテナ１４は、絶縁ベース２３の凹部２３３に収容される。この凹部２３３は、組立てにおいてグランドプレート１４６の位置決めが容易で作業性を向上させる他に、凹部２３３の深さ（厚み）は、グランドプレート１４６と車両ルーフとの距離を決める要素となる。グランドプレート１４６が、平面アンテナ１４３よりも僅かに大きいサイズであることは上述のとおりである。いま、図９（ａ）に示されるように、車両ルーフとグランドプレート１４６との距離（凹部２３３の深さ）をｔとすると、平面アンテナ１４３の鉛直方向の指向性は、図９（ｂ）～（ｅ）に示されるように距離ｔが大きくなるほど歪みが大きくなる。指向性の歪みは平面アンテナ１４３の利得の低下につながる。そのため、この距離ｔは１０ｍｍ以下、望ましくは２ｍｍ～１０ｍｍであり、これにより、７０ｍｍ以下の低姿勢でありながら、実用上十分なＳＤＡＲＳの電気的特性を実現することができる。

ＳＤＡＲＳ用アンプ基板１４４のシールド性は、シールドカバー１４５の周囲をＳＤＡＲＳ用アンプ基板１４４へ半田付けや溶接するなどしてシールド効果を確保している。シールドカバー１４５は、グランドプレート１４６と導通するため、グランドプレート１４６と同電位となる。

なお、本実施形態では、容量装荷エレメント１３１、１３２の連結部１３１２、１３２２を連結する際に、ネジ孔１３３３に対応する部位を円形孔にする例を示したが、このような円形孔は、図１０（ａ）のように、各連結部１３１２、１３２２を成形する際に、各対向端部を半円形に切り欠くことで、容易に形成することができる。あるいは、図１０（ｂ），（ｃ）のように、各連結部１３１２、１３２２の対向端部をＲ状あるいは矩形状にするとともにそれらの先端部付近に円形孔を形成するようにしてもよい。いずれの場合もこれらの円形孔が位置決めの役割を果たすため、ホルダ１３３に固定する際の作業が容易になるという効果が得られる。
また、ミアンダ形状も上下方向としたが、前後方向としても同様の効果が得られる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態のアンテナ装置は、アンテナケース、インナーケース、ベース部、複数のアンテナ、基板、キャプチャ部などの基本構成部品及びその配置は、第１実施形態のアンテナ装置１と同様であり、ＡＭ／ＦＭアンテナを構成する容量装荷エレメントの形状及びホルダの構造が第１実施形態のアンテナ装置１と異なる。図１１（ａ）は第２実施形態に係るアンテナ装置が有する容量装荷エレメントの側面図、同（ｂ）は上面図、同（ｃ）はインナーケースの一部を便宜上切り欠いて示した組立説明図である。この実施形態のアンテナ装置２は、一対の容量装荷エレメント１３１ｂ、１３２ｂを備えるとともに、これらの一部を連結部１３１２ｂ，１３２２ｂとした点は、第１実施形態の容量装荷エレメント１３１，１３２と同じであるが、ミアンダ形状とホルダ１３３ｂへの取付構造が異なっている。連結部１３１２ｂ、１３２２ｂの先端は下方に延びており、導電中継部材を介して金属ネジで両者を導通させている。

第２実施形態のアンテナ装置２においても、容量装荷エレメント１３１ｂ，１３２ｂの上縁、及び下縁同士が離れており、車両ルーフに対して平行となる面が開口する。そのため、容量装荷エレメント１３１ｂ，１３２ｂによりヘリカルエレメントに対地静電容量は付加されるが、浮遊容量は低減する。連結部１３１２ｂ、１３２２ｂが下方に延びているため、連結部１３１２ｂ、１３２２ｂにおいても浮遊容量の発生を抑えることができる。そのため、ＡＭ放送及びＦＭ放送の利得が向上する。また、対向する容量装荷エレメントの縁同士が不連続となるので、他のメディア用のアンテナが受信する電波との干渉を抑制することができる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態のアンテナ装置もまた、アンテナケース、インナーケース、ベース部、複数のアンテナ、基板、キャプチャ部などの基本構成部品およびその配置は、第１実施形態のアンテナ装置１と同様であり、ＡＭ／ＦＭアンテナを構成する容量装荷エレメントの形状及びホルダの構造が第１実施形態のアンテナ装置１と異なる。図１２（ａ）は第２実施形態に係るアンテナ装置が有する容量装荷エレメントの分解組立図、同（ｂ）は組立後のアンテナ装置の外観斜視図である。この実施形態のアンテナ装置３は、一対の容量装荷エレメント１３１ｃ、１３２ｃを備えるとともに、これらの一部を連結部とした点は、第２実施形態の容量装荷エレメント１３１ｂ，１３２ｂと同じであるが、ミアンダ形状と連結部が２つずつである点が異なっている。

第３実施形態のアンテナ装置３においても、容量装荷エレメント１３１ｃ，１３２ｃの上縁、及び下縁同士が離れており、車両ルーフに対して平行となる面が開口する。そのため、容量装荷エレメント１３１ｃ，１３２ｃによりヘリカルエレメントに対地静電容量は付加されるが、浮遊容量は低減する。そのため、ＡＭ放送及びＦＭ放送の利得が向上する。また、対向する容量装荷エレメントの縁同士が不連続となるので、他のメディア用のアンテナが受信する電波との干渉を抑制することができる。

［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態について説明する。第４実施形態のアンテナ装置もまた、アンテナケース、インナーケース、ベース部、複数のアンテナ、基板、キャプチャ部などの基本構成部品及びその配置は、第１実施形態のアンテナ装置１と同様であり、ＡＭ／ＦＭアンテナの構成が第１実施形態のアンテナ装置１と異なる。図１３は第４実施形態に係るアンテナ装置４のアンテナ部の配置説明図である。また、図１４は第４実施形態におけるＡＭ／ＦＭアンテナの構造説明図であり、同（ａ）は上面図、同（ｂ）は正面図、同（ｃ）は側面図である。

第４実施形態のアンテナ装置４は、一対の容量装荷エレメント１３１ｄ、１３２ｄを備えるとともにこれらの一部を連結部とした点、固定孔１３２１ｄを通じてホルダ１３３ｄに固定される点は、第１実施形態の容量装荷エレメント１３１，１３２と同じであるが、ミアンダ形状が異なっている。第４実施形態の容量装荷エレメント１３１ｄ、１３２ｄは、連結部となって折り曲がる部分の残部が幅広面部となり、前方が第１ミアンダ部、後方が第２ミアンダ部となる。また、ヘリカルエレメント１３４は、その構成部品は第１実施形態で説明したヘリカルエレメント１３４と同じであるが、基板１９の外の導電ベース２１の上に配置される点が第１実施形態と異なる。そのため、ヘリカルエレメント１３４は、容量装荷エレメント１３１ｄの方に偏心している。

第４実施形態のアンテナ装置４においても、容量装荷エレメント１３１ｄ，１３２ｄの上縁、及び下縁同士が離れており、車両ルーフに対して平行となる面が開口する。そのため、容量装荷エレメント１３１ｄ，１３２ｄによりヘリカルエレメント１３４に対地静電容量は付加されるが、浮遊容量は低減する。そのため、ＡＭ放送及びＦＭ放送の利得が向上する。また、対向する容量装荷エレメントの縁同士が不連続となるので、他のメディア用のアンテナが受信する電波との干渉を抑制することができる。

以上、第１ないし第４実施形態を説明したが、本発明の実施の形態は、これらの形態例に限定されない。例えば、一対の容量装荷エレメント１３１（１３１ｂ～１３１ｄ），１３２（１３２ｂ～１３２ｄ）（以下、「１３１等」と略す）とヘリカルエレメント１３４とを、バネ性を有する接続片を通じて電気的に接続するようにしてもよい。また、容量装荷エレメント１３１等とヘリカルエレメント１３４の共振周波数が所望の周波数付近とならないように、ＬＣ素子（インダクタとキャパシタ）や基板上に形成された導電パターンのフィルタなどで容量装荷エレメント１３１等同士を接続したものであってもよい。
また、容量装荷エレメント１３１等は、ミアンダ状のほか、少なくとも１つの折返し、ジグザグ状・九十九折り状、フラクタクル状など、電気遅延部として機能するものであれば、いずれであってもよい。また、各実施形態では、容量装荷エレメント１３１等の上縁や下縁の縁同士が不連続となるようにしたが、前縁や後縁が不連続となる構成でもよい。また、一対の容量装荷エレメント１３１等が必ずしも、左右対称の形状である必要はない。

また、ＳＤＡＲＳの平面アンテナ１４３と、ＧＮＳＳアンテナ１６の配置は、逆であってもよい。また、ＳＤＡＲＳの平面アンテナ１４３とＧＮＳＳアンテナ１６とを上下に重ねた構造としてもよい。また、必要となる性能要求が厳しくない場合、グランドプレート１４６を設定せず、ＳＤＡＲＳ用アンプ基板１４４、或いはシールドカバー１４５のグランドサイズで十分な場合も、同様に、その形状と近い形状で凹ませる事で、電気的性能の向上が見込める。

導電ベース２１をダイキャストなどの一体のものとし、別体でグランドプレート１４６を設ける説明をしているが、導電ベース２１は、導電ベース２１と金属薄板がネジ止めや溶接等で電気的に同電位で構成しているものも含まれる。

［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態について説明する。図１５（ａ）は第５実施形態に係るアンテナ装置の外観斜視図、図１５（ｂ）は、図１５（ａ）をＡ－Ａ’方向から見た部分切り欠き図である。図１６は第５実施形態に係るアンテナ装置を構成する部品の配置説明図である。第５実施形態のアンテナ装置５は、これまでの実施形態と同様、車両ルーフに取り付けられるアンテナ装置であり、その内部に収納空間が形成されている電波透過性のケース部と、収納空間に収納されるアンテナ部とを備えている。

ケース部は、下面側が開口面部を有するアンテナケース５０と、このアンテナケース５０の開口面部を軟質樹脂製のパッド５２を介して閉塞するベース部６０とを備える。アンテナケース５０は、前方へ向かう（先端に行く）ほど細くかつ低くなると共に、側面も内側に（長手方向の中心軸線に向かって）湾曲した曲面とされた流線型に成形されている。アンテナケース５０の材質及びサイズは、第１実施形態のアンテナケース１０とほぼ同じである。

ベース部６０は、導電ベース６１と、この導電ベース６１を固定するための絶縁ベース６３とを備えて構成される。導電ベース６１の前方及び後方には、ケーブルＣ５１，Ｃ５３，Ｃ５４，Ｃ５７を貫通させるための孔６１１，６１２が形成されている。一方、絶縁ベース６３には、導電ベース６１を車両ルーフ側からネジ止め固定するための取付孔６３１と、ケーブルＣ５１，Ｃ５３，Ｃ５４，Ｃ５７を貫通させるための孔６３２，６３３とが形成されている。絶縁ベース６３の裏面には、それぞれ金属バネ６４と軟質性のシール材６５を収容するための溝が形成される。金属バネ６４は車両ルーフの形状（曲率）へ追従するように変形する。すなわち、第１実施形態と同様、金属バネ６４は、第１に、キャパシタンスＣの変動量（不要共振の周波数ｆの変動量）を抑制するのでアンテナ装置５を様々な曲率の車両ルーフに取り付けることができ、第２に、不要共振の周波数ｆを仕様帯域外へシフトさせることができる。そのため、十分なアンテナの利得が得られる車両ルーフの適用範囲を拡げることができる。ベース部６０は、図示しない車両ルーフ側からボルトで締め付けられ、ナット６６でロックされる。

アンテナ部は、ＳＤＡＲＳアンテナ５４、電話用アンテナ５７、ＡＭ／ＦＭアンテナ５３、キーレスエントリー用アンテナ５１が、この順に前方から並ぶように配置される。ＡＭ／ＦＭアンテナ５３は、連結部５３３を介して電気的に接続される一対の容量装荷エレメント５３１，５３２と、その一端が連結部５３３と電気的に接続されることによりＦＭ放送の受信を可能にするヘリカルエレメント５３５とを含んで構成される。一対の容量装荷エレメント５３１，５３２及び連結部５３３は、硬質絶縁部材であるエレメントホルダ５３４に固定され、ネジ５３３１を介してアンテナケース５０の内壁に固定される。ヘリカルエレメント５３５は、エレメントホルダ５３４とともにネジ５３４１によりアンテナケース５０の内壁に固定される。

容量装荷エレメント５３１，５３２の前方には、各容量装荷エレメント５３１，５３２と電気的に不連続になるように、所定間隔をおいて電話用アンテナ５７が配置される。
第１実施形態の電話用アンテナ１７は、８００ＭＨｚ帯の周波数の信号を送受信するためのアンテナであるが、第５実施形態の電話用アンテナ５７は、上部がアンテナケース５０の内壁に沿って折り返した断面略ρ形の面状導体板であり、電話用アンテナ１７よりもエレメント幅が大きくなっている。そのため、広帯域化が可能であり、７００ＭＨｚ帯の周波数でも送受信が可能となる。電話用アンテナ５７は、ネジ５７１によりアンテナケース５０の内壁に固定される。電話用アンテナ５７の前方には、略矩形状のＳＤＡＲＳ用の無給電素子５５が配置される。無給電素子５５は、ネジ５５１によりアンテナケース５０の内壁に固定される。

導電ベース６１には、それぞれ絶縁部材に電子回路部品を実装したキーレスエントリー用基板５１０、ＡＭ／ＦＭ用基板５３０、電話用基板５７０がネジ止め固定される。ヘリカルエレメント５３５の他端（給電部）は、ＡＭ／ＦＭ用基板５３０の回路接点と弾性保持された状態で導通する。回路接点は、ＡＭ／ＦＭ用基板５３０に実装されたアンプ等の電子回路部品と電気的に接続される。ＡＭ／ＦＭ用基板５３０の電子回路部品は、ケーブルＣ５３を通じて車両側電子機器と電気的に接続される。電話用アンテナ５７の給電部は電話用基板５７０の回路接点と弾性保持された状態で導通する。回路接点は電話用基板５７０に実装された電子回路部品と電気的に接続され、その電子回路部品は、ケーブルＣ５７を通じて車両側電子機器と電気的に接続される。

キーレスエントリー用基板５１０には、キーレスエントリー用アンテナ５１が立設される。キーレスエントリー用アンテナ５１は、絶縁体で構成される筒状ホルダ５１１に線状導体５１２を巻回したアンテナであり、９００ＭＨｚ帯の周波数の信号を受信する。キーレスエントリー用アンテナ５１の給電部は、キーレスエントリー用基板５１０の電子回路部品と電気的に接続される。キーレスエントリー用基板５１０の電子回路部品は、ケーブルＣ５１を通じて車両側電子機器と電気的に接続される。
キーレスエントリー用アンテナ５１は、ＡＭ／ＦＭ用アンテナ５３のヘリカルエレメント５３５の長尺方向の後方で、一対の容量装荷エレメント５３１，５３２と電気的に不連続となるように位置決めされる。アンテナ装置５のアンテナ部の中で最も後方に配置されるため、例えば車両ルーフの後方側では、垂直偏波だけでなく水平偏波も良好に受信できるようになり、水平方向の利得を向上させることができる。

なお、導電ベース６１の面積は、上方から見たときに容量装荷エレメント５３１，５３２の面積よりも大きい。つまり、導電ベース６１の面積は、容量装荷エレメント５３１，５３２の投影面積よりも大きい。また、容量装荷エレメント５３１，５３２の下方にキーレスエントリー用アンテナ５１が配置されるので、キーレスエントリー用アンテナ５１の接地が確実に行えるようになる。さらに、容量装荷エレメント５３１，５３２と導電ベース６１とのギャップが一定となるので、車両ルーフの曲率によってＡＭ／ＦＭ波帯での受信性能が左右されることがなくなる。

絶縁ベース６３の前方には、ＳＤＡＲＳアンテナ５４のグランドとなるグランドプレート５６が固定される。ＳＤＡＲＳアンテナ５４は、ケーブルＣ５４を通じて車両側電子機器と電気的に接続される。無給電素子５５、ＳＤＡＲＳアンテナ５４及びグランドプレート５６の詳細形状及び各々の位置関係については後述する。

上記のとおり、電話用アンテナ５７とキーレスエントリー用アンテナ５１は、使用周波数が近い。そのため、両者の間にＡＭ／ＦＭ用アンテナ５３を介在させ、両者を物理的に離すことで干渉を低減させることができる。他方、ＡＭ／ＦＭ用アンテナ５３の周波数帯と電話用アンテナ５７及びキーレスエントリー用アンテナ５１の周波数帯とはかけ離れている。そのため、ＡＭ／ＦＭアンテナ５３と電話用アンテナ５７、及び、ＡＭ／ＦＭアンテナ５３とキーレスエントリー用アンテナ５１は、それぞれ物理的に近づけても、各周波数帯でほとんど支障なく動作させることができる。キーレスエントリー用アンテナ５１は、容量装荷エレメント５３１，５３２の後方かつ下方に配置されるが、この限りではない。

次に、ＡＭ／ＦＭアンテナ５３を構成する容量装荷エレメント５３１，５３２について詳しく説明する。図１７は、容量装荷エレメント５３１，５３２の外観斜視図である。また、図１８は容量装荷エレメント５３１，５３２の形状説明図であり、（ａ）はその正面図、同（ｂ）はその上面図、同（ｃ）はその左側面図、同（ｄ）はその右側面図、同（ｅ）はその下面図である。容量装荷エレメント５３１，５３２は、一対の上縁同士が離れており、その他は下縁の連結部５３０を含めて一体に形成されている。つまり、連結部５３０もまた電気的遅延部を有するものとなっている。
容量装荷エレメント５３１，５３２の一部、例えば容量装荷エレメント５３２の下部には係止部５３２１が形成されている。係止部５３２１は、容量装荷エレメント５３１，５３２をエレメントホルダ５３３に係止させるために形成されている。

容量装荷エレメント５３１，５３２は、連結部５３０を含めて、その大部分がミアンダ形状に成形されている。つまり、容量装荷エレメント５３，５３２のミアンダ形状の部分が第１実施形態の容量装荷エレメント１３１，１３２よりも多く、それ故に容量装荷エレメント５３，５３２の電気長が、第１実施形態の容量装荷エレメント１３１，１３２の電気長と異なっている。第５実施形態の容量装荷エレメント５３１，５３２の電気長は、電話用アンテナ５７（約７００ＭＨｚ～８００ＭＨｚ）及びキーレスエントリー用アンテナ５１で使用する周波数帯で共振しない長さであり、かつ、ＳＤＡＲＳアンテナ５４で使用する周波数帯の波長よりも長い。つまり、容量装荷エレメント５３１，５３２の電気長は、ＳＤＡＲＳアンテナ５４で使用する周波数帯で共振しない長さである。これにより、容量装荷エレメント５３１，５３２と電話用アンテナ５７及びキーレスエントリー用アンテナ５１との干渉を低減することができる。また、ＳＤＡＲＳアンテナ５４の水平面指向性の落ち込み（Ripple）を抑制することができる。

第１実施形態の電話用アンテナ１７と第５実施形態の電話用アンテナ５７との特性上の相違を検証した結果例を図１９に示す。図１９は周波数（７００ＭＨｚ～８００ＭＨｚ）と平均利得（ｄＢｉ）との関係を示すシミュレーション図である。図１９において破線は電話用アンテナ１７の平均利得Ｇ１１、実線は電話用アンテナ５７の平均利得Ｇ５１を示す。図示のように、電話用アンテナ５７は、電話用アンテナ１７に比べて７００ＭＨｚから７８０ＭＨｚ近くまで平均利得が高い。このことから、第５実施形態の容量装荷エレメント５３１，５３２によれば、第１実施形態の容量装荷エレメント１３１，１３２よりも電話用アンテナ５７に与える干渉を低減していることがわかる。

図２０は、キーレスエントリー用アンテナ５１の周波数（９１５ＭＨｚ～９３５ＭＨｚ）と平均利得（ｄＢｉ）との関係を示すシミュレーション図である。図２０において、破線は容量装荷エレメント５３１，５３２に代えて第１実施形態の容量装荷エレメント１３１，１３２を用いたときのキーレスエントリー用アンテナ５１の平均利得Ｇ１２、実線は容量装荷エレメント５３１，５３２を用いたときのキーレスエントリー用アンテナ５１の平均利得Ｇ５２を示す。図示のように、容量装荷エレメント５３１，５３２を用いることにより、キーレスエントリー用アンテナ５１の平均利得が高くなっている。つまり、キーレスエントリー用アンテナ５１は、容量装荷エレメント５３１，５３２による干渉を受けにくくなっている。キーレスエントリー用アンテナ５１は使用周波数の帯域が狭いので、低背化しても問題無い。そのため、第５実施形態では、キーレスエントリー用アンテナ５１を容量装荷エレメント５３１，５３２の下方に配置することで、メディア（アンテナ）数が増えたにも関わらず、アンテナ装置５の前後方向の長さを第１実施形態のアンテナ装置１よりもさほど長くしていない。

次に、第５実施形態におけるＳＤＡＲＳアンテナ５４について、詳しく説明する。図２１はＳＤＡＲＳアンテナ５４の外観斜視図である。図２２はＳＤＡＲＳアンテナ５４を構成する部品の配置説明図である。図２３は図２１のＡ－Ａ´断面図である。
ＳＤＡＲＳアンテナ５４は平面アンテナ５４０を主アンテナとする。平面アンテナ５４０は、両面テープ５４１によりＳＤＡＲＳ用基板５４２の表面に固定される。ＳＤＡＲＳ用基板５４２の裏面にはアンプ等の電子回路部品が実装され、シールドカバー５４３でシールドされる。シールドカバー５４３は、中央部に孔５６１が形成されたグランドプレート５６にネジ止め固定される。ＳＤＡＲＳアンテナ５４のグランドが車両ルーフと所定距離だけ離れ、かつ、ＳＤＡＲＳ用アンテナ５４の周波数帯域以外の電波を受信する他のアンテナのグランドと電気的に分離されている点は、第１実施形態のアンテナ装置１と同じである。

アンテナケース５０がベース部６０に被されたときのＳＤＡＲＳ用の無給電素子５５とＳＤＡＲＳアンテナ５４（アンテナ本体５４０）との位置関係を図２４に示す。図２４は、紙面から離れる方向（Ｚ）がアンテナ装置５の天頂方向、紙面下方向（Ｘ）がアンテナ装置５の後方、紙面左方向（Ｙ）がアンテナ装置５の幅方向である。図２４に示されるように、無給電素子５５は、ＳＤＡＲＳアンテナ５４に対して後方（Ｘ方向）にずれて配置される。そのため、ＳＤＡＲＳアンテナ５４の後方に電話用アンテナ５７等が存在することにより生じるアンテナ特性の影響を抑制することができる。

図２５は、ＳＤＡＲＳアンテナ５４の方向による利得変化を示すシミュレーション図である。図２５において、破線は無給電素子５５がずれていない場合の利得、実線はずれている場合の利得を示す。図２５に示されるように、無給電素子を後方（Ｘ方向）にずらした場合のＳＤＡＲＳアンテナ５４の指向性Ｇｘは、ずれていない場合の指向性Ｇoと比べて大きく変化しないが、後方（Ｘ方向）の利得はずれた方向（Ｘ方向）に高くなることがわかる。

第５実施形態のＳＤＡＲＳアンテナ５４は、第１実施形態のＳＤＡＲＳアンテナ１４と比べて、無給電素子５５が後方（Ｘ方向）にずれているほか、グランドプレート５６の中央部に孔５６１が形成されている点が異なる。つまり、ＳＤＡＲＳアンテナ５４では、シールドカバー５４３とグランドプレート５６とが結合しにくく、かつ、平面アンテナ５４０と車両ルーフとの距離を第１実施形態の平面アンテナ１４３よりも短くすることができる。

図２６は第１実施形態におけるＳＤＡＲＳアンテナ１４と、第５実施形態におけるＳＤＡＲＳアンテナ５４との２．３ＧＨｚ帯の周波数と利得との関係を示す実測図である。図２６において、破線はＳＤＡＲＳアンテナ１４の利得Ｇ１３、実線はＳＤＡＲＳアンテナ５４の利得Ｇ５３である。２３２０ＭＨｚ～２３４５ＭＨｚの周波数（ＳＤＡＲＳ用）におけるＳＤＡＲＳアンテナ１４の利得Ｇ１３の平均は２８．７ｄＢｉ、ＳＤＡＲＳアンテナ５４の利得Ｇ５３の平均は３１．０ｄＢｉであった。このように、ＳＤＡＲＳアンテナ５４は、ＳＤＡＲＳアンテナ１４に比べて２．３ＧＨｚ帯の周波数では平均利得が高くなることがわかる。

[第６実施形態］
次に、本発明の第６実施形態について説明する。第６実施形態では、ＡＭ／ＦＭアンテナの取付構造の変形例を示す。図２７は第６実施形態に係るアンテナ装置６のアンテナ部の外観斜視図である。図２８（ａ），（ｂ）はアンテナ装置６における容量装荷エレメントの構造説明図である。図２９はエレメントホルダとヘリカルコイルの取付手順の説明図であり、（ａ）は組立前、（ｂ）は組立後の状態を示す。
第６実施形態のアンテナ装置６は、一対の容量装荷エレメント６３１，６３２のうち、アンテナケースの内壁との間の間隙に、当該間隙を埋めるために一又は複数の部位に緩衝体６３２１が設けられる。緩衝体６３２１は、例えば容量装荷エレメント６３２を内側から打ち出して突起させたものであってもよいし、アンテナケースの内壁に設けてもよい。また、容量装荷エレメント６３１，６３２から延びる連結部６３１３，６３２３が、それぞれエレメントホルダ６３０に取り付けられる際に上下方向で重なるように成形される。さらに、連結部６３１３，６３２３のうち上に重なる連結部、本例では連結部６３２３に、突起６３２５が設けられる。

なお、図２７では、一方の容量装荷エレメント６３２の緩衝体６３２１だけが示されているが、図２７では見えない他方の容量装荷エレメント６３１にも、緩衝体６３２１と同様の緩衝体が形成されている。これらの緩衝体６３２１は、組立完了時にアンテナケースの内壁との間隙を埋める。つまり、アンテナケースに接する。そのため、アンテナ装置６が車両に取り付けられた後に車両の振動によって容量装荷エレメント６３１，６３２が振動して異音が発生することを防止することができる。

連結部６３１３，６３２３を上下方向で重ねるのは、一対の容量装荷エレメント６３１，６３２と一つのヘリカルエレメント６３４との電気的な接続を確実に行うためであるが、突起６３２５は、重ねる方向の誤りを防止するために設けられる。すなわち、誤って連結部６３２３が連結部６３１３の下に重ねられると、容量装荷エレメント６３１，６３２の形状が歪んだり、ヘリカルエレメント６３４の一端から各容量装荷エレメント６３１，６３２の端までの距離が異なってしまう。突起６３２５は、このような事態の発生を防ぐために設けられる。

エレメントホルダ６３０は、前方の所定部位に、両面部を有する所定厚みのガイドが形成されており、ガイドの一方の面部（本例では左方向）に突起６３０１が設けられている。両面部を有する所定厚みのガイドは、ヘリカルエレメント６３４の筒状ホルダの上端部にも設けられ、ガイドの一方の面部（本例では左方向）に、上記突起６３０１が嵌るサイズの溝６３４１が形成されている。
組立前は、図２９（ａ）に示すように、エレメントホルダ６３０の突起６３０１をヘリカルエレメント６３４の溝６３４１の上方に位置させる。その後、同（ｂ）に示すように突起６３０１を溝６３４１に嵌める。このような取付構造にすることで、ヘリカルエレメント１３４の前後方向の向きを誤って組み立てることがなくなる。また、ヘリカルエレメント６３４がエレメントホルダ６３０に対して回転しにくくなり、ヘリカルエレメントの他端（給電部）がＡＭ／ＦＭ用基板５３０の回路接点に確実に保持されるようになる。

Claims (16)

1. 車両に取り付けられるアンテナ装置であって、
   ベース部と、
   前記ベース部とともに収納空間を形成するケース部と、
   前記収納空間に収納されるアンテナと、を備え、
   前記ベース部は、導電ベースを有するとともに、グランドプレートが配置されており、
   前記導電ベースと前記グランドプレートとは分離している、アンテナ装置。
2. 前記導電ベースと、前記グランドプレートと、は、互いに異なる部材で形成されている、
   請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記導電ベースは、前記車両と電気的に接続される、
   請求項１又は２に記載のアンテナ装置。
4. 前記車両と前記グランドプレートとの距離は、１０ｍｍ以下である、
   請求項１から３のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
5. 前記車両と前記グランドプレートとの距離は、２ｍｍ以上１０ｍｍ以下である、
   請求項１から３のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
6. 前記ベース部は、絶縁ベースを有し、
   前記グランドプレートは、前記絶縁ベースのリブよりも内側に位置する、
   請求項１から５のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
7. 前記絶縁ベースは、前記リブよりも内側に凹部を有し、
   前記凹部の少なくとも一部は、前記グランドプレートの形状に沿った形状である、
   請求項６に記載のアンテナ装置。
8. 前記グランドプレートには、孔が形成されている、
   請求項１から７のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
9. 前記孔に固定されるシールドカバーをさらに備える、
   請求項８に記載のアンテナ装置。
10. 前記アンテナは、前記導電ベースの上方に位置する第１アンテナと、前記グランドプレートの上方に位置する第２アンテナと、を有する、
    請求項１から９のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
11. 前記第１アンテナは、地上波を少なくとも受信し、
    前記第２アンテナは、衛星波を少なくとも受信する、
    請求項１０に記載のアンテナ装置。
12. 前記第２アンテナは、円偏波に対応する平面アンテナである、
    請求項１０又は１１に記載のアンテナ装置。
13. 前記グランドプレートは、前記第２アンテナのサイズよりも大きく、かつ、前記第２アンテナの利得を向上させる機能を有する、
    請求項１０から１２のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
14. 前記第２アンテナは、シールドカバーを有し、
    前記グランドプレートと前記シールドカバーとは、一体化されている、
    請求項１０から１３のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
15. 前記第２アンテナは、円偏波に対応する平面アンテナであり、
    前記平面アンテナの上方に所定間隔をあけて位置する無給電素子をさらに備え、
    前記無給電素子は、前記平面アンテナに対して、前記第１アンテナが位置する側にずれて配置されている、
    請求項１０から１４のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
16. 前記第１アンテナは、AM用アンテナ、FM用アンテナ、LTE用アンテナ、電話用アンテナ及びキーレスエントリー用アンテナのうちの少なくとも１つである、
    請求項１０から１５のいずれか一項に記載のアンテナ装置。

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