JP2024027192A - 車載用アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】平面アンテナの指向性を容易に制御する。【解決手段】第１周波数帯の電波に対応する第１アンテナと、前記第１周波数帯と異なる第２周波数帯の電波に対応する第２アンテナと、を備える。また、第２アンテナを構成するエレメントの少なくとも一部は、前記第１周波数帯で共振する。【選択図】図１

Description

本発明は、車載用アンテナ装置に関する。

特許文献１には、ＧＰＳ信号用の平面アンテナと、ＡＭ／ＦＭ用アンテナとがアンテナケース内に収容された車載用アンテナ装置が開示されている。

特開２０１０－２１８５６号公報

ところで、車載用アンテナ装置の構成によっては、平面アンテナの必要な指向性を確保することが困難である。

本発明の目的の一例は、平面アンテナの指向性を容易に制御することである。本発明の他の目的は、本明細書の記載から明らかになるであろう。

本発明の一態様は、第１周波数帯の電波に対応する第１アンテナと、前記第１周波数帯と異なる第２周波数帯の電波に対応する第２アンテナと、を備え、前記第２アンテナを構成するエレメントの少なくとも一部は、前記第１周波数帯で共振する、車載用アンテナ装置である。

本発明の一態様によれば、平面アンテナの指向性を容易に制御することができる。

車載用アンテナ装置１０の構成を示す図である。 パッチアンテナ３０の分解斜視図である。 金属体６０Ａの斜視図及び金属体６０Ａの側面図である。 車載用アンテナ装置１０Ｘの構成を示す図である。 車載用アンテナ装置１０及び車載用アンテナ装置１０Ｘにおける、パッチアンテナ３０の仰角と平均利得との関係の一例を示すグラフである。 パッチアンテナ３０と共振部６１との離間距離Ｄ及び離間距離Ｈの説明図である。 離間距離Ｄと平均利得との関係、及び、離間距離Ｈと平均利得との関係の一例を示すグラフである。 変形例の共振部６１Ａ～共振部６１Ｃを示す図である。 変形例の共振部６１Ｄ及び共振部６１Ｅを示す図である。 変形例の共振部６１Ｆ及び共振部６１Ｇを示す図である。 車載用アンテナ装置８０Ａの構成を示す図であり、図１１Ａは、車載用アンテナ装置８０Ａの斜視図であり、図１１Ｂは、車載用アンテナ装置８０Ａの側面図である。 車載用アンテナ装置８０Ｂ及び車載用アンテナ装置８０Ｃの構成を示す図であり、図１２Ａは、車載用アンテナ装置８０Ｂの側面図であり、図１２Ｂは、車載用アンテナ装置８０Ｃの側面図である。 車載用アンテナ装置８０Ｘの構成を示す図である。 車載用アンテナ装置８０Ｃ及び車載用アンテナ装置８０Ｘにおける、パッチアンテナ３０の特性を示すグラフであり、図１４Ａは、仰角と平均利得との関係の一例を示すグラフであり、図１４Ｂは、仰角２０°における指向性の一例を示すグラフである。 パッチアンテナ３０と共振部９１との離間距離Ｄの説明図である。 離間距離Ｄを変化させた場合の、仰角と平均利得との関係の一例を示すグラフである。 パッチアンテナ３０と共振部６１との位置関係の別の例を示す図であり、図１７Ａ及び図１７Ｂは、位置関係の第１例を示す側面図及び平面図であり、図１７Ｃ及び図１７Ｄは、位置関係の第２例を示す側面図及び平面図である。

本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を説明する。各図面に示される同一又は同等の構成要素、部材等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。

＝＝第１実施形態の車載用アンテナ装置１０の構成＝＝
＜構成の概要＞
図１は、第１実施形態である車載用アンテナ装置１０の構成を示す図である。なお、図１は、ケース２３を天頂方向（上方向）に取り外した車載用アンテナ装置１０の斜視図を示している。以下では、まず、図１を参照しつつ、車載用アンテナ装置１０の構成の概要を説明する。

図１において、車載用アンテナ装置１０が取り付けられる車両の前後方向をＸ方向、Ｘ方向と垂直な左右方向をＹ方向、Ｘ方向とＹ方向とに垂直な鉛直方向をＺ方向とする。また、車両の運転席からフロント側を＋Ｘ方向とし、右側を＋Ｙ方向とし、天頂方向（上方向）を＋Ｚ方向とする。以下、本実施形態では、車載用アンテナ装置１０の前後、左右、及び上下のそれぞれの方向は、車両の前後、左右、及び上下の方向と同じであるとして説明する。また、－Ｚ方向に車載用アンテナ装置１０を見る場合を「上面視」とし、＋Ｙ方向又は－Ｙ方向に車載用アンテナ装置１０を見る場合を「側面視」とする。

なお、上述した方向等の定義については、特記した場合を除き、本明細書の他の実施形態においても共通である。

車載用アンテナ装置１０は、車両（不図示）上面のルーフに取り付けられるアンテナ装置である。車載用アンテナ装置１０は、アンテナベース２０と、ケース２３と、パッチアンテナ３０と、パッチアンテナ３１と、アンテナ３２とを有する。

アンテナベース２０は、車載用アンテナ装置１０の底面を構成する部材である。アンテナベース２０は、例えば、樹脂製の絶縁ベースと、金属ベース２１と、金属ベース２２とを含み、絶縁ベースに金属ベース２１，２２が複数のネジ（不図示）で取り付けられている。但し、絶縁ベースは、絶縁性であれば樹脂以外の材料で形成されても良く、板状以外の形状を有していても良い。

金属ベース２１は、車載用アンテナ装置１０のグランドとして機能する部材である。金属ベース２１は、例えば、金属製の板状に形成されている。但し、金属ベース２１は、グランドとして機能する金属製の部材であれば板状以外の形状を有していても良い。金属ベース２１には、パッチアンテナ３０が設置されている。

金属ベース２２は、車載用アンテナ装置１０のグランドとして機能する部材である。金属ベース２２は、例えば、金属製の板状に形成されている。但し、金属ベース２２は、グランドとして機能する金属製の部材であれば板状以外の形状を有していても良い。金属ベース２２には、パッチアンテナ３１及びアンテナ３２が設置されている。

本実施形態では、上述した金属ベース２１と、金属ベース２２とは、不図示の金属板により電気的に接続されている。また、車載用アンテナ装置１０が不図示の車両のルーフに取り付けられる際、金属ベース２１と、金属ベース２２と、ルーフとは電気的に接続される。これにより、金属ベース２１と、金属ベース２２とは、車載用アンテナ装置１０のグランドとして機能する。なお、本実施形態では、金属ベース２１と、金属ベース２２とが別体として設けられているが、一体の金属ベースとして設けられても良い。このような一体の金属ベースを用いた場合であっても、金属ベースは、後述するパッチアンテナ３１及びアンテナ３２のグランドとして適切に機能する。

なお、上述では、車載用アンテナ装置１０の底面を構成する部材、及び、グランドとして機能する部材として、車載用アンテナ装置１０のアンテナベース２０が、絶縁ベースと、金属ベース２１と、金属ベース２２とを有することについて説明した。しかし、車載用アンテナ装置１０は、これらの構成に限られない。

例えば、アンテナベース２０は、金属ベース２１及び金属ベース２２のみを有していても良いし、あるいは、金属ベース２１及び金属ベース２２の代わりとなる一体の金属ベースのみを有していても良い。また、アンテナベース２０は、絶縁ベースと、金属ベース２１と、金属プレートとを有していても良い。また、車載用アンテナ装置１０は、絶縁ベースと、金属ベース２１及び金属ベース２２の代わりとなる一体の金属ベースとを有していても良い。さらに、車載用アンテナ装置１０は、絶縁ベースと、金属ベース２１及び金属ベース２２と、別の金属ベースとを有していても良く、金属ベースの代わりに金属プレートであっても良い。また、アンテナベース２０は、絶縁ベースと金属プレートとを有していても良い。

したがって、本実施形態の車載用アンテナ装置１０は、車載用アンテナ装置１０の底面を構成する部材、及び、グランドとして機能する部材として、上述の部材を自由に組み合わせることができる。

ケース２３は、車載用アンテナ装置１０において外側を覆う部材（筐体）である。本実施形態では、ケース２３は、図１に示されるように、一般的なシャークフィンアンテナの筐体である。

パッチアンテナ３０は、例えば、衛星デジタルラジオ放送サービス（ＳＤＡＲＳ：Satellite Digital Audio Radio Service）の２．３ＧＨｚ帯の電波に対応する平面アンテナである。本実施形態では、パッチアンテナ３０は、ＳＤＡＲＳ用の２．３ＧＨｚ帯の電波を受信する。なお、パッチアンテナ３０が対応する通信規格及び周波数帯は、上述のものに限定するものではなく、他の通信規格及び周波数帯であっても良い。また、パッチアンテナ３０は、複数の周波数帯の電波に対応しても良く、所望の周波数帯の電波を送信及び受信のうち少なくとも何れかをすれば良い。

以下の説明では、パッチアンテナ３０を、「第１アンテナ」と称することがある。また、パッチアンテナ３０が対応する電波の周波数帯を、「第１周波数帯」と称することがある。

なお、パッチアンテナ３０の詳細については、後述する。

パッチアンテナ３１は、例えば、全球測位衛星システム（ＧＮＳＳ：Global Navigation Satellite System）の１．５ＧＨｚ帯の電波に対応する平面アンテナである。本実施形態では、パッチアンテナ３１は、ＧＮＳＳ用の１．５ＧＨｚ帯の電波を受信する。なお、パッチアンテナ３１が対応する通信規格及び周波数帯は、上述のものに限定するものではなく、他の通信規格及び周波数帯であっても良い。また、パッチアンテナ３１は、複数の周波数帯の電波に対応しても良く、所望の周波数帯の電波を送信及び受信のうち少なくとも何れかをすれば良い。

アンテナ３２は、例えば、ＡＭ／ＦＭラジオ用の電波に対応するアンテナである。本実施形態では、アンテナ３２は、５２２ｋＨｚ～１７１０ｋＨｚのＡＭ放送用の電波と、７６ＭＨｚ～１０８ＭＨｚのＦＭ放送用の電波とを受信する。但し、アンテナ３２は、ＡＭ放送用の電波と、ＦＭ放送用の電波との何れか一方のみを受信しても良い。なお、アンテナ３２が対応する通信規格及び周波数帯は、上述のものに限定するものではなく、他の通信規格及び周波数帯であっても良い。さらに、アンテナ３２は、所望の周波数帯の電波を送信及び受信のうち少なくとも何れかをすれば良い。

以下の説明では、アンテナ３２を、「第２アンテナ」と称することがある。また、アンテナ３２が対応する電波の周波数帯を、「第２周波数帯」と称することがある。

なお、アンテナ３２の詳細については、後述する。

＜パッチアンテナ３０（第１アンテナ）の詳細＞
図２は、パッチアンテナ３０の分解斜視図である。以下では、上述した図１とともに、図２を参照しつつ、パッチアンテナ３０の詳細を説明する。

パッチアンテナ３０は、基板７０と、誘電体部材７２と、放射素子７３と、保持部材７４と、金属体７５を有する。

基板７０は、誘電体部材７２が設置される回路基板である。図２に示されるように、基板７０は、金属ベース２１に取り付けられる。

誘電体部材７２は、セラミック等の誘電体材料で形成されている、略四辺形の板状の部材である。図２に示されるように、誘電体部材７２のおもて面及びうら面は、Ｘ方向及びＹ方向に対して平行であり、誘電体部材７２のおもて面が＋Ｚ方向に向けられ、誘電体部材７２のうら面は、－Ｚ方向に向けられている。誘電体部材７２のうら面には、パターン７１が設けられている。パターン７１は、地導体膜（または、地導体板）として機能する導体である。誘電体部材７２のうら面は、例えば接着剤（不図示）により、基板７０に取り付けられる。

ここで、「略四辺形」とは、例えば、正方形や長方形を含む、４つの辺からなる形状をいい、例えば、少なくとも一部の角が辺に対して斜めに切り欠かれていても良い。また、「略四辺形」の形状では、辺の一部に切り込み（凹部）や出っ張り（凸部）が設けられていても良い。なお、誘電体部材７２の形状は、略四辺形に限られず、例えば円形や楕円形であっても良い。また、誘電体部材７２は、板状以外の形状を有していても良い。

放射素子７３は、誘電体部材７２のおもて面の面積より小さい、導電性の略四辺形の部材である。図２に示されるように、放射素子７３は、誘電体部材７２のおもて面に設けられている。また、放射素子７３の放射面の法線方向は、＋Ｚ方向である。なお、放射素子７３の形状は、略四辺形に限られず、例えば円形や楕円形であっても良い。つまり、放射素子７３は、所望の周波数帯の信号（電波）を受信及び送信の少なくとも一方が可能な形状であれば良い。

なお、放射素子７３は、図２に示されるように、給電点７８を有する。給電点７８は、図２に示される給電線７７が放射素子７３に電気的に接続される点である。本実施形態では、放射素子７３に接続される給電線７７が１本のみの構成、すなわち、１給電方式が採用されている。１給電方式の放射素子７３は、例えば、所望の円偏波を送信及び受信の少なくとも一方が可能となるよう、縦、横の長さが異なる略長方形の形状を有する。なお、「略長方形」は、上述した「略四辺形」に含まれる形状である。

但し、本実施形態では、放射素子７３に接続される給電線７７が２本設けられている構成、すなわち、２給電方式が採用されても良い。２給電方式の放射素子７３は、例えば、所望の円偏波を送受信できるよう、縦、横の長さが等しい略正方形の形状を有する。なお、「略正方形」は、上述した「略四辺形」に含まれる形状である。

本実施形態のパッチアンテナ３０では、図２に示されるように、基板７０及び誘電体部材７２を貫通する貫通孔７６が形成されている。貫通孔７６は、給電線７７が放射素子７３の給電点７８で接続されるように形成されている。なお、２給電方式の放射素子７３では、基板７０及び誘電体部材７２を貫通する２つの貫通孔７６が形成される。そして、各々の貫通孔７６において、給電線７７が放射素子７３の給電点７８で接続される。

保持部材７４は、金属体７５を保持する部材である。保持部材７４は、誘電体部材７２のおもて面に、放射素子７３を囲むよう、樹脂製で設けられている。但し、保持部材７４は、金属体７５を保持することができれば、樹脂以外で形成されても良い。保持部材７４の上面のＹ軸に平行な２つの辺のうち、＋Ｘ側の辺には、＋Ｚ方向に延びる凸部７４Ａが、－Ｘ側の辺には、＋Ｚ方向に延びる凸部７４Ｂ及び凸部７４Ｃが設けられている。凸部７４Ａ～凸部７４Ｃの各々は、保持部材７４に対する金属体７５の位置を定めるために形成された、略直方体形状の突起である。但し、凸部７４Ａ～凸部７４Ｃの各々は、保持部材７４に対する金属体７５の位置を定めることができれば、略直方体形状の突起として設けられなくても良い。また、保持部材７４に凸部７４Ａ～凸部７４Ｃが設けられなくても良い。また、保持部材７４は、放射素子７３の全周を囲む枠形状に限定されない。例えば、ケース２３内に設けられた突起に金属体７５が取り付けられる構造であっても良いし、ケース２３内に設けられた溝部に金属体７５を嵌め込む構造であっても良い。すなわち、ケース２３が保持部材７４を兼ねる構造であっても良い。

金属体７５は、放射素子７３と容量結合されることにより、パッチアンテナ３０の放射効率を向上させ、指向性を制御する部材である。金属体７５は、保持部材７４に保持される略正方形の天頂板（または、天頂容量板）であり、Ｙ軸に平行な２つの辺のうち、＋Ｘ側の辺には凹部７５Ａが、－Ｘ側の辺には凹部７５Ｂ及び凹部７５Ｃが設けられている。本実施形態では、保持部材７４の凸部７４Ａ～凸部７４Ｃの各々が、金属体７５の凹部７５Ａ～凹部７５Ｃに嵌め合わされた状態で、金属体７５は、保持部材７４のおもて面に配置される。但し、保持部材７４に凸部７４Ａ～凸部７４Ｃが設けられない場合、金属体７５に凹部７５Ａ～凹部７５Ｃが設けられなくても良い。

なお、金属体７５は、略正方形の板状であるとしたが、これに限られず、略正方形以外の略四辺形であっても良いし、円形や楕円形であっても良い。さらに、金属体７５は、板状の金属板を屈曲させた立体形状であっても良い。金属体７５は、例えば、金属板を屈曲させることにより、逆Ｖ字型、逆Ｕ字型、山型（傘型）、アーチ型の形状をしていても良い。また、金属体７５は、板状以外の形状を有していても良い。

＜アンテナ３２（第２アンテナ）の詳細＞
図３Ａは、後述する容量装荷素子６０の金属体６０Ａの斜視図である。図３Ｂは、後述する容量装荷素子６０の金属体６０Ａの側面図である。以下では、上述した図１とともに、図３Ａ及び図３Ｂを参照しつつ、アンテナ３２の詳細を説明する。

アンテナ３２は、ホルダ４０と、ヘリカル素子５０と、容量装荷素子６０と、フィルタ１００とを有する。

ホルダ４０は、ヘリカル素子５０及び容量装荷素子６０を保持する部材である。ホルダ４０は、図１に示されるように、アンテナベース２０に設けられている。また、ホルダ４０は、例えば、樹脂で形成されている。但し、ホルダ４０は、ヘリカル素子５０及び容量装荷素子６０を保持することができれば、樹脂以外で形成されても良い。

ホルダ４０は、図１に示されるように、支柱部４１と、取付部４２とを有する。支柱部４１は、ヘリカル素子５０が取り付けられる部位である。取付部４２は、容量装荷素子６０が取り付けられる部位である。なお、取付部４２は、Ｘ方向が長手方向となり、下側（－Ｚ方向）に向かって左右の幅が広くなる略台形の断面を有する。但し、取付部４２は、上述の略台形の断面を有する形状に限られない。例えば、取付部４２を前方又は後方から見た場合の断面形状が、略正方形、略長方形などの略四角形状であっても良いし、取付部４２を前方又は後方から見た場合の外形が、逆Ｖ字型、逆Ｕ字型、山型（傘型）、アーチ型の形状であっても良い。

ヘリカル素子（以下、単に「コイル」と称する）５０は、容量装荷素子６０とともに、所望周波数帯で共振する素子である。コイル５０は、図１に示されるように、ホルダ４０の支柱部４１に取り付けられた状態で、金属ベース２２の上方に設けられる。そして、コイル５０の一端は、金属ベース２２に電気的に接続され、コイル５０の他端は、容量装荷素子６０に電気的に接続される。

容量装荷素子６０は、コイル５０とともに、所望周波数帯で共振する素子である。容量装荷素子６０は、図１に示されるように、前後方向（長手方向）に沿って４つに分割された金属体６０Ａ～６０Ｄで構成される。以下の説明では、「金属体」とは、金属の部材が加工されて形成されたものであり、例えば、金属板などの板状の金属部材の他に、板状以外の立体的な形状の金属部材を含む。

本実施形態の金属体６０Ａ～６０Ｄの各々は、図１，図３Ａ及び図３Ｂに示されるように、金属板のＹ軸方向の両端部を、中央のＸ－Ｙ平面に略平行な底面の両端から上側に折り曲げて形成されている。以下の説明では、金属体６０Ａ～６０Ｄの各々について、中央のＸ－Ｙ平面に略平行な底面部分を、単に「底面部」と称することがある。また、底面部の両端から上側に折り曲げて形成された部分のうち、左側を、単に「左側面部」と、右側を、単に「右側面部」と称することがある。なお、図３Ａ及び図３Ｂでは、金属体６０Ａ～６０Ｄのうち、金属体６０Ａのみを示しているが、図１に示される金属体６０Ｂ～金属体６０Ｄについても、金属体６０Ａと同様に、底面部、左側面部及び右側面部を有する。

本実施形態では、４つの金属体６０Ａ～６０Ｄの前後方向の長さは、同じであるが、これに限られない。例えば、４つの金属体６０Ａ～６０Ｄの前後方向の長さの各々が異なっていても良く、一部が同じ長さであっても良い。また、金属体６０Ａ～６０Ｄの各々は底面部を有する形状をしているが、底面部を有さない金属体を含んでいても良い。

また、本実施形態では、容量装荷素子６０は、４つの金属体６０Ａ～６０Ｄを有することとしたが、これに限られない。例えば、容量装荷素子６０は、１つの金属体を有しても良いし、４つ以外の複数の金属体を有しても良い。また、容量装荷素子６０は、中央の底面の両端から上側に折り曲げられる形状を有しているが、形状はこれに限られない。例えば、容量装荷素子６０は、両端部から下側に折り曲げられても良い。また、容量装荷素子６０を前方又は後方から見た場合の外形は、例えば、逆Ｖ字型、逆Ｕ字型、山型（傘型）、アーチ型の形状をしていても良い。

フィルタ１００は、４つの金属体６０Ａ～６０Ｄを電気的に接続するとともに、パッチアンテナ３０及びパッチアンテナ３１に対応する電波の周波数帯では高インピーダンスとなる部材である。本実施形態では、３つのフィルタ１００を有している。そして、３つのフィルタ１００の各々は、図１に示されるように、左側面部における金属体６０Ａと金属体６０Ｂとの隙間と、左側面部における金属体６０Ｂと金属体６０Ｃとの隙間と、左側面部における金属体６０Ｃと金属体６０Ｄとの隙間とに設けられている。また、フィルタ１００は、パッチアンテナ３０及びパッチアンテナ３１が対応する電波の周波数帯で、例えば並列共振する回路であり、不図示のコンデンサやコイルを含んで構成される。

なお、本実施形態のフィルタ１００の設置位置や数は、図１に示される場合に限られない。フィルタ１００は、金属体６０Ａ～６０Ｄのうち、隣り合う金属体同士を接続する位置に配置されれば良い。このため、フィルタ１００は、例えば、金属体６０Ａ～６０Ｄの頂部を含む上方の位置、または、底面部を含む下方の位置に設けられても良い。また、フィルタ１００は、容量装荷素子６０の右側面部のみに配置されても良い。さらに、フィルタ１００は、容量装荷素子６０の左側面部と右側面部とに交互に配置されても良い。

上述したように、４つの金属体６０Ａ～６０Ｄは、パッチアンテナ３０及びパッチアンテナ３１が対応する電波の周波数帯では高インピーダンスになるフィルタ１００を介して電気的に接続されている。また、コイル５０は、パッチアンテナ３０及びパッチアンテナ３１が対応する電波の周波数帯で高インピーダンスとなるように設計されている。

フィルタ１００はＡＭ／ＦＭの周波数帯では低インピーダンスであるため、金属体６０Ａ～６０Ｄの全てはＡＭ／ＦＭの周波数帯に対してコイル５０とともに単一導体として動作する。すなわち、コイル５０及び容量装荷素子６０は、ＦＭの周波数帯で共振するアンテナとして動作する。なお、以下の説明では、車載用アンテナ装置１０において、所望の周波数帯で共振するよう設けられた部材を「素子」又は「エレメント」と称することがある。

＜共振部６１＞
ところで、上述した本実施形態の車載用アンテナ装置１０は、パッチアンテナ３０，パッチアンテナ３１及びアンテナ３２を有する、いわゆる複合アンテナ装置である。このような複合アンテナ装置では、アンテナ同士の電気的干渉を考慮しつつ、個々のアンテナにおいて必要な特性を確保する必要がある。上述した本実施形態の車載用アンテナ装置１０は、例えば、パッチアンテナ３０において、他のアンテナとの電気的干渉を考慮しつつ、必要な指向性を確保するために、エレメント（例えば、誘電体部材７２や放射素子７３など）の大きさや位置を調整することが可能である。

しかし、車載用アンテナ装置１０のケース２３内のスペースは限られているため、例えば、パッチアンテナ３０において、エレメントの大きさや位置を調整することにより必要な指向性を確保することには限界がある。そこで、以下では、パッチアンテナ３０の指向性を容易に制御することが可能な車載用アンテナ装置１０について説明する。

上述したように、金属体６０Ａを含む容量装荷素子６０は、コイル５０とともにＦＭの周波数帯（第２周波数帯）で共振する。本実施形態では、容量装荷素子６０は、図１及，図３Ａ及び図３Ｂに示されるように、共振部６１が設けられる。共振部６１は、パッチアンテナ３０（第１アンテナ）が対応する電波の周波数帯（第１周波数帯）で共振する部位である。なお、本実施形態では、金属体６０Ａの全体が、共振部６１として機能する。したがって、金属体６０Ａは、ＡＭ／ＦＭの周波数帯（第２周波数帯）の電波に対応するアンテナ３２（第２アンテナ）のエレメントの一部であるとともに、共振部６１を有することにより、パッチアンテナ３０（第１アンテナ）が対応する電波の周波数帯（第１周波数帯）で共振する。

また、本実施形態では、共振部６１の電気長は、パッチアンテナ３０（第１アンテナ）が対応する電波の周波数帯（第１周波数帯）で共振するように形成されている。例えば、共振部６１は、第１周波数帯の波長の２分の１に相当する電気長で形成されている。ここで、「第１周波数帯の波長の２分の１」とは、正確な値に限られず、所望の周波数帯で共振する値であれば良い。これは、第１周波数帯の波長が必ずしも割り切れる整数で表現されないことや、実際の共振部６１の電気長が、様々な要因により変化するためである。なお、共振部６１の電気長は、第１周波数帯で共振するように形成されていれば、第１周波数帯の波長の２分の１に相当するように形成されなくても良い。

図３Ａ及び図３Ｂに示されるように、金属体６０Ａには、スリット６２が設けられている。スリット６２は、金属体６０Ａの外縁から内側に向かって形成される切れ込み（隙間）である。金属体６０Ａの左側面部には、図３Ｂに示されるように、Ｚ方向に並んだ３つのスリット６２が設けられている。３つのスリット６２は、＋Ｚ方向の順に見たときに、－Ｘ方向に形成されるスリット６２と、＋Ｘ方向に形成されるスリット６２と、－Ｘ方向に形成されるスリット６２とで構成されている。

これにより、金属体６０Ａの左側面部には、図３Ｂに示されるように、３つの折返し６４が設けられる。３つの折返し６４は、＋Ｚ方向の順に見たときに、金属体６０Ａの＋Ｘ方向側と、金属体６０Ａの－Ｘ方向側と、金属体６０Ａの＋Ｘ方向側に設けられる。これにより、共振部６１は、金属体６０Ａにおいて水平方向の折返し６４を繰り返して（すなわち、ミアンダ形状で）形成される。本実施形態では、スリット６２の水平方向の長さを調整するなどして、第１周波数帯で共振する電気長（例えば、第１周波数帯の波長の２分の１に相当する電気長）を形成することができる。

なお、スリット６２の数、位置、及び、延びる方向等は、図３Ａ及び図３Ｂに示される場合に限られない。例えば、金属体６０Ａに１つのスリット６２が設けられても良い。この場合、金属体６０Ａに１つの折返し６４が設けられることになる。また、例えば、金属体６０Ａに３つ以外の複数のスリット６２が設けられても良い。この場合、スリット６２の数に対応する折返し６４が設けられることになる。

また、図３Ａ及び図３Ｂでは、金属体６０Ａの左側面部のみにスリット６２が設けられているが、例えば、金属体６０Ａの底面部にもスリット６２が設けられても良い。

また、図３Ｂに示される側面視において、スリット６２の延びる方向は水平方向のみに限られず、鉛直方向であっても良い。ここで、「水平方向」又は「鉛直方向」とは、厳密な方向に限られず、所定の角度以内でずれている方向を含むこととする。これは、必ずしも金属体６０Ａの各部位（底面部、左側面部又は右側面部）が「水平方向」又は「鉛直方向」に平行に設けられていないためである。また。図３Ａ及び図３Ｂでは、スリット６２は、水平方向に沿って延びるように設けられているが、スリット６２が途中から折れ曲がって設けられても良い。

したがって、本実施形態の共振部６１の電気長が、パッチアンテナ３０（第１アンテナ）が対応する電波の周波数帯（第１周波数帯）で共振するように形成されるのであれば、上述のスリット６２の数、位置、延びる方向等を自由に組み合わせることができる。

なお、金属体６０Ａの左側面部にスリット６２が設けられていることと同様に、金属体６０Ａの右側面部にもスリット６２が設けられている。そして、スリット６２の数、位置、延びる方向等は、図３Ａに示されるように、金属体６０Ａの左側面部と、金属体６０Ａの右側面部とで同じである。但し、スリット６２の数、位置、延びる方向等は、金属体６０Ａの左側面部と、金属体６０Ａの右側面部とで異なっても良い。

上述では、金属体６０Ａが共振部６１を有するとして説明したが、これに限られない。容量装荷素子６０を構成する金属体６０Ａ～金属体６０Ｄの少なくとも１つの金属体が、共振部６１を有すれば良い。つまり、例えば、金属体６０Ｂのみが共振部６１を有しても良いし、金属体６０Ｃと金属体６０Ｄとが共振部６１を有しても良い。さらに、容量装荷素子６０が１つの金属体である場合に、１つの金属体が共振部６１を有しても良い。したがって、アンテナ３２（第２アンテナ）を構成するエレメントの少なくとも一部が、パッチアンテナ３０（第１アンテナ）が対応する電波の周波数帯（第１周波数帯）で共振すれば良い。

＝＝比較例の車載用アンテナ装置１０Ｘの構成＝＝
図４は、比較例の車載用アンテナ装置１０Ｘの構成を示す図である。車載用アンテナ装置１０Ｘは、アンテナ３２の容量装荷素子６０において共振部６１が設けられていない車載用アンテナ装置である。なお、車載用アンテナ装置１０Ｘは、共振部６１が設けられていないこと以外は、上述した本実施形態の車載用アンテナ装置１０と同様の構成を備える。

＝＝車載用アンテナ装置１０と車載用アンテナ装置１０Ｘとの特性の比較＝＝
以下では、車載用アンテナ装置１０及び車載用アンテナ装置１０Ｘにおける、パッチアンテナ３０の仰角と平均利得とを計算した結果を説明する。

図５は、車載用アンテナ装置１０及び車載用アンテナ装置１０Ｘにおける、パッチアンテナ３０の仰角と平均利得との関係の一例を示すグラフである。図５において、横軸は仰角を示し、縦軸は平均利得を示している。また、図５において、車載用アンテナ装置１０Ｘにおける計算結果を破線で示し、車載用アンテナ装置１０における計算結果を実線で示している。なお、これら破線上の□印及び実線上の●印は、横軸の数値に対する縦軸の数値の位置を示すものであり、それらを区別するために便宜上□印と●印で示している。なお、以下の説明では、平均利得のことを単に「利得」と称することがある。

図５に示されるように、比較例の車載用アンテナ装置１０Ｘにおける利得と、本実施形態の車載用アンテナ装置１０における利得とを比較すると、２０°～６５°の範囲において、本実施形態の車載用アンテナ装置１０における利得が、比較例の車載用アンテナ装置１０Ｘにおける利得よりも高くなっている。したがって、本実施形態の車載用アンテナ装置１０は、例えば、衛星から送信される電波を受信するアンテナ装置として、パッチアンテナ３０の低仰角～中仰角の少なくとも一部の仰角の範囲における平均利得が改善され、理想的な指向性を有することになる。ここで、仰角は、水平方向の角度を０°とし、天頂角を９０°としている。また、低仰角とは、例えば、０°～３０°の範囲をいう。また、中仰角とは、３０°～６０°の範囲をいう。また、高仰角とは、６０°～９０°の範囲をいう。

したがって、車載用アンテナ装置１０においてパッチアンテナ３０の指向性が向上される結果、例えば衛星からの到来電波を効率的に受信することができる。このように、本実施形態の車載用アンテナ装置１０は、共振部６１を有することにより、パッチアンテナ３０の指向性を容易に制御することができる。

上述では、パッチアンテナ３０の指向性について説明した。本実施形態の車載用アンテナ装置１０は、詳細な説明は省略するが、別の共振部６１を有することにより、パッチアンテナ３０とは別のパッチアンテナ３１の指向性も容易に制御することができる。つまり、本実施形態の車載用アンテナ装置１０は、パッチアンテナ３０やパッチアンテナ３１などの平面アンテナの指向性を容易に制御することができる。

＝＝パッチアンテナ３０と共振部６１との離間距離＝＝
ここで、図１に示される上面視及び側面視において、パッチアンテナ３０と、共振部６１とは、互いに非重複である。そして、パッチアンテナ３０と共振部６１とが、水平方向又は鉛直方向において所定距離離間しているとき、パッチアンテナ３０が対応する電波の位相と、共振部６１が設けられるアンテナ３２が対応する電波の位相とが強め合う。本実施形態の車載用アンテナ装置１０では、この電波の位相が強め合う離間距離を有するとき、パッチアンテナ３０の利得がより改善する。そこで、以下では、パッチアンテナ３０が対応する電波の位相と、アンテナ３２が対応する電波の位相とが強め合う離間距離を検証する。

図６は、離間距離Ｄ及び離間距離Ｈの説明図である。

離間距離Ｄは、図６に示されるような側面視において、パッチアンテナ３０と、アンテナ３２の共振部６１との水平方向（Ｘ方向）の離間距離である。具体的には、離間距離Ｄは、水平方向において、パッチアンテナ３０の最も共振部６１側の端と、共振部６１の最もパッチアンテナ３０側の端との間の距離である。

離間距離Ｈは、図６に示されるような側面視において、パッチアンテナ３０と、アンテナ３２の共振部６１との鉛直方向（Ｚ方向）の離間距離である。具体的には、離間距離Ｈは、鉛直方向において、パッチアンテナ３０の最も共振部６１側の端と、共振部６１の最もパッチアンテナ３０側の端との間の距離である。

図７Ａは、離間距離Ｄと平均利得との関係の一例を示すグラフである。図７Ｂは、離間距離Ｈと平均利得との関係の一例を示すグラフである。

図７Ａにおいて、横軸は離間距離Ｄを示し、縦軸はパッチアンテナ３０の平均利得を示している。図７Ｂにおいて、横軸は離間距離Ｈを示し、縦軸はパッチアンテナ３０の平均利得を示している。また、図７Ａ及び図７Ｂの各々において、パッチアンテナ３０の仰角２０°における計算結果を一点鎖線で示し、パッチアンテナ３０の仰角５０°における計算結果を実線で示している。また、パッチアンテナ３０の必要な利得の基準として、仰角５０°における平均利得の基準値をＡ線で示し、仰角２０°における平均利得の基準値をＢ線で示している。

図７Ａに示されるように、仰角５０°において、離間距離Ｄを３０ｍｍ以上とすれば、平均利得の基準値（Ａ線）以上となり、パッチアンテナ３０の必要な利得が得られることがわかる。また、離間距離Ｄを３０ｍｍ以上において、仰角２０°においても、平均利得の基準値（Ｂ線）以上である。

また、図７Ｂに示されるように、仰角５０°において、離間距離Ｈを３０ｍｍ以上とすれば、平均利得の基準値（Ａ線）以上となり、パッチアンテナ３０の必要な利得が得られることがわかる。また、離間距離Ｄを３０ｍｍ以上において、仰角２０°においても、平均利得の基準値（Ｂ線）以上である。

したがって、以上から、パッチアンテナ３０と共振部６１とは、水平方向又は鉛直方向において、３０ｍｍ以上離間することで、パッチアンテナ３０の必要な利得が得られることがわかる。ここで、３０ｍｍは、パッチアンテナ３０（第１アンテナ）が対応する電波の周波数帯（第１周波数帯）の波長の４分の１に相当する。したがって、本実施形態の車載用アンテナ装置１０では、第１アンテナ（パッチアンテナ３０）と共振部６１とは、水平方向又は鉛直方向において、第１周波数帯の波長の４分の１以上離間することが望ましい。

ここで、「第１周波数帯の波長の４分の１」とは、正確な値に限られず、パッチアンテナ３０の必要な利得が得られる値であれば良い。これは、第１周波数帯の波長が必ずしも割り切れる整数で表現されないことや、実際の共振部６１の電気長が、様々な要因により変化するためである。また、パッチアンテナ３０と共振部６１との望ましい離間距離についても、パッチアンテナ３０の必要な平均利得の基準値（Ａ線、Ｂ線）によって変化するため、第１アンテナ（パッチアンテナ３０）と共振部６１とは、水平方向又は鉛直方向において、第１周波数帯の波長の４分の１以上離間していなくても良い。

＝＝共振部６１の変形例＝＝
図８Ａ～図８Ｃは、変形例の共振部６１Ａ～共振部６１Ｃを示す図である。

上述した共振部６１は、金属体６０Ａにおいて水平方向の折返し６４を繰り返して形成されていた。しかし、共振部６１は、この形状に限られない。図８Ａに示される共振部６１Ａのように、金属体６０Ａの左側面部、底面部及び右側面部をまたぐように、Ｙ－Ｚ平面に略平行なスリット６２が設けられても良い。

金属体６０Ａには、図８Ａに示されるように、Ｘ方向に並んだ２つのスリット６２が設けられている。２つのスリット６２は、－Ｘ方向の順に見たときに、左側面側～底面側～右側面側の方向に形成されるスリット６２と、右側面側～底面側～左側面側の方向に形成されるスリット６２とで構成されている。

これにより、金属体６０Ａには、図８Ａに示されるように、２つの折返し６４が設けられる。２つの折返し６４は、左側面部と、右側面部に設けられる。これにより、共振部６１Ａは、金属体６０Ａにおいて鉛直方向の折返し６４を繰り返して形成される。共振部６１Ａでは、スリット６２の長さを調整するなどして、第１周波数帯で共振する電気長（例えば、第１周波数帯の波長の２分の１に相当する電気長）を形成することができる。

上述した共振部６１及び共振部６１Ａは、スリット６２が形成されていた。しかし、共振部を第１周波数帯で共振する電気長で形成するためには、スリット６２を形成するだけに限られない。図８Ｂ及び図８Ｃに示される共振部６１Ｂ及び共振部６１Ｃのように、スロット６３が形成されても良い。スロット６３は、金属体６０Ａに形成された開口（孔又は隙間）である。

共振部６１Ｂには、図８Ｂに示されるように、金属体６０Ａの左側面部及び右側面部において、水平方向の折返しを繰り返すスロット６３が設けられている。そして、金属体６０Ａの底面側において、左側面部のスロット６３と、右側面部のスロット６３とが接続されている。

共振部６１Ｃは、図８Ｃに示されるように、金属体６０Ａの左側面部、底面部及び右側面部をまたぐようにスロット６３が設けられ、スロット６３は、鉛直方向の折返しを繰り返している。

図８Ｂで示される共振部６１Ｂ、及び、図８Ｃに示される共振部６１Ｃにおいても、スロット６３の長さを調整するなどして、第１周波数帯で共振する電気長（例えば、第１周波数帯の波長の２分の１に相当する電気長）を形成することができる。

図９Ａ及び図９Ｂは、変形例の共振部６１Ｄ及び共振部６１Ｅを示す図である。図１０Ａ及び図１０Ｂは、変形例の共振部６１Ｆ及び共振部６１Ｇを示す図である。

上述した共振部６１，共振部６１Ａ～共振部６１Ｃは、中央の底面の両端部から上側に折り曲げられる形状を有する金属体６０Ａに設けられていた。しかし図９及び図１０に示される共振部６１Ｄ～共振部６１Ｇのように、共振部は、山型（傘型）の金属体に設けられても良い。なお、山型（傘型）の金属体とは、左側面部及び右側面部の互いの上縁部が接続されており、前方又は後方から見た場合の金属体の外形が、逆Ｖ字型、逆Ｕ字型、アーチ型、略台形形状である構成を含む。

図９Ａに示される共振部６１Ｄは、山型（傘型）の金属体に形成され、スリット６２により、水平方向の折返し６４を繰り返して形成される。また、図９Ｂに示される共振部６１Ｅは、山型（傘型）の金属体に形成され、スリット６２により、鉛直方向の折返し６４を繰り返して形成される。

また、図１０Ａに示される共振部６１Ｆは、山型（傘型）の金属体に形成され、水平方向の折返しを繰り返すスロット６３が形成されている。また、図１０Ｂに示される共振部６１Ｇは、山型（傘型）の金属体に形成され、鉛直方向の折返しを繰り返すスロット６３が形成されている。

図９Ａ～図１０Ｂに示される共振部６１Ｄ及び共振部６１Ｇにおいても、スリット６２又はスロット６３の長さを調整するなどして、第１周波数帯で共振する電気長（例えば、第１周波数帯の波長の２分の１に相当する電気長）を形成することができる。

上述の第１実施形態では、第１アンテナとしてのパッチアンテナ３０と、第２アンテナとしてのＡＭ／ＦＭラジオ用のアンテナ３２とを有する、複合アンテナ装置である車載用アンテナ装置１０について説明した。具体的には、アンテナ３２の容量装荷素子６０は、コイル５０とともにＦＭの周波数帯（第２周波数帯）で共振し、さらに、パッチアンテナ３０（第１アンテナ）が対応する電波の周波数帯（第１周波数帯）で共振する共振部６１を有する。

しかし、第２アンテナは、ＡＭ／ＦＭラジオ用のアンテナに限られず、他の通信規格及び周波数帯に対応するアンテナであっても良い。例えば、後述する車載用アンテナ装置８０Ａ～８０Ｃのように、第２アンテナは、テレマティクス用のアンテナであっても良い。

＝＝第２実施形態の車載用アンテナ装置８０Ａ～８０Ｃの構成＝＝
＜第１例の車載用アンテナ装置８０Ａ＞
図１１は、車載用アンテナ装置８０Ａの構成を示す図である。なお、図１１Ａは、車載用アンテナ装置８０Ａの斜視図であり、図１１Ｂは、車載用アンテナ装置８０Ａの側面図である。

車載用アンテナ装置８０Ａは、アンテナベース２０と、パッチアンテナ３０と、アンテナ３３Ａとを有する。なお、本実施形態では、車載用アンテナ装置８０Ａにおいて外側を覆う部材（筐体）、すなわち、図１に示される第１実施形態の車載用アンテナ装置１０におけるケース２３に相当する部材の図示を省略している。

本実施形態のアンテナベース２０は、第１実施形態の車載用アンテナ装置１０におけるアンテナベース２０と同様であるため、詳細な説明を省略する。また、本実施形態のパッチアンテナ３０も、第１実施形態の車載用アンテナ装置１０におけるパッチアンテナ３０と同様であるため、詳細な説明を省略する。また、図１１Ａ及び図１１Ｂでは、図２に示されるパッチアンテナ３０における保持部材７４や金属体７５に相当する部材の図示を省略している。

アンテナ３３Ａは、テレマティクス用のアンテナである。アンテナ３３Ａは、例えば、ＬＴＥ（Long Term Evolution）に使用される７００ＭＨｚから２．７ＧＨｚ帯の電波や、５Ｇ（第５世代移動通信システム）に使用されるＳｕｂ－６帯、つまり３．６ＧＨｚ帯から６ＧＨｚ未満の周数帯の電波に対応するアンテナである。但し、アンテナ３３Ａが対応する通信規格及び周波数帯は、上述のものに限定するものではなく、他の通信規格及び周波数帯であっても良い。

アンテナ３３Ａは、例えば、Ｖ２Ｘ（Vehicle to Everything：車車間通信、路車間通信）、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＤＡＢに使用される周波数帯の電波に対応するアンテナであっても良い。さらに、アンテナ３３Ａは、キーレスエントリー用のアンテナや、スマートエントリー用のアンテナであっても良い。

また、アンテナ３３Ａは、ＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）による通信に対応するアンテナであっても良い。この場合、車載用アンテナ装置８０Ａがアンテナ３３Ａと同様のアンテナをさらに有することにより、車載用アンテナ装置８０Ａは、ＭＩＭＯによる通信に対応する。ＭＩＭＯによる通信を行う車載用アンテナ装置８０Ａでは、車載用アンテナ装置８０Ａを構成する複数のアンテナの各々からデータを送信し、複数のアンテナで同時にデータを受信する。

したがって、本実施形態の車載用アンテナ装置８０Ａは、パッチアンテナ３０及びアンテナ３３Ａを有する複合アンテナ装置である。このような車載用アンテナ装置８０Ａにおいても、第１実施形態の車載用アンテナ装置１０と同様に、後述する共振部９１を有することにより、パッチアンテナ３０の指向性を容易に制御することができる。

なお、第１実施形態の車載用アンテナ装置１０と異なり、以下の説明では、車載用アンテナ装置８０Ａのアンテナ３３Ａを、「第２アンテナ」と称することがある。また、アンテナ３３Ａが対応する電波の周波数帯を、「第２周波数帯」と称することがある。

アンテナ３３Ａ（第２アンテナ）は、アンテナ３３Ａが対応する電波の周波数帯（第２周波数帯）で共振するエレメント９０Ａを有する。そして、エレメント９０Ａには、図１１Ａ及び図１１Ｂに示されるように、共振部９１が設けられる。共振部９１は、パッチアンテナ３０（第１アンテナ）が対応する電波の周波数帯（第１周波数帯）で共振する部位である。なお、本実施形態では、図１１Ａ及び図１１Ｂの破線で示されるように、ミアンダ形状に形成されるエレメント９０Ａの一部が、共振部９１として機能する。したがって、共振部９１は、テレマティクス用の周波数帯（第２周波数帯）の電波に対応するアンテナ３３Ａ（第２アンテナ）のエレメント９０Ａの一部であるとともに、パッチアンテナ３０（第１アンテナ）が対応する電波の周波数帯（第１周波数帯）で共振する。

具体的には、共振部９１の電気長は、パッチアンテナ３０（第１アンテナ）が対応する電波の周波数帯（第１周波数帯）で共振するように形成されている。例えば、共振部９１は、第１周波数帯の波長の４分の１に相当する電気長で形成されている。ここで、「第１周波数帯の波長の４分の１」とは、正確な値に限られず、所望の周波数帯で共振する値であれば良い。これは、第１周波数帯の波長が必ずしも割り切れる整数で表現されないことや、実際の共振部９１の電気長が、様々な要因により変化するためである。なお、共振部９１の電気長は、第１周波数帯で共振するように形成されていれば、第１周波数帯の波長の４分の１に相当するように形成されなくても良い。

図１１Ｂに示されるように、エレメント９０Ａには、スリット９２が設けられている。スリット９２は、エレメント９０Ａの外縁から内側に向かって形成される切れ込み（隙間）である。エレメント９０Ａには、図１１Ｂに示されるように、２つのスリット９２が設けられている。２つのスリット９２は、図１１Ｂに示される側面視において、エレメント９０Ａの上端から－Ｚ方向に形成され、＋Ｘ方向に折れ曲がって延在するスリット９２と、－Ｘ方向に形成されるスリット９２とで構成されている。

これにより、エレメント９０Ａの一部には、図１１Ｂに示されるように、２つの折返し９３が設けられる。２つの折返し９３は、＋Ｚ方向の順に見たときに、エレメント９０Ａの＋Ｘ方向側と、エレメント９０Ａの－Ｘ方向側に設けられる。これにより、共振部９１は、エレメント９０Ａにおいて水平方向の折返し９３を繰り返して（すなわち、ミアンダ形状で）形成される。本実施形態では、スリット９２の水平方向の長さを調整するなどして、第１周波数帯で共振する電気長（例えば、第１周波数帯の波長の４分の１に相当する電気長）を形成することができる。

なお、スリット９２の数、位置、及び、延びる方向等は、図１１Ｂに示される場合に限られない。例えば、エレメント９０Ａに１つのスリット９２が設けられても良い。この場合、スリット９２に１つの折返し９３が設けられることになる。また、例えば、エレメント９０Ａに２つ以外のスリット９２が設けられても良い。この場合、スリット９２の数に対応する折返し９３が設けられることになる。

また、図１１Ｂに示される側面視において、スリット９２の延びる方向は水平方向のみに限られず、鉛直方向であっても良い。また。図１１Ｂでは、一方のスリット９２が途中から折れ曲がって設けられているが、水平方向のみに沿って延びるように設けられても良い。また、共振部９１は、エレメント９０Ａにおいて鉛直方向の折返しを繰り返して形成されても良い。さらに、エレメント９０Ａにおいて、スリットではなく、スロットが形成されても良い。

したがって、本実施形態の共振部９１の電気長が、パッチアンテナ３０（第１アンテナ）が対応する電波の周波数帯（第１周波数帯）で共振するように形成されるのであれば、上述のスリット９２又はスロットの数、位置、延びる方向等を自由に組み合わせることができる。

なお、共振部９１が第１周波数帯で共振するのであれば、エレメント９０Ａの一部がミアンダ形状に形成される構成でなくても良い。例えば、後述する車載用アンテナ装置８０Ｂ及び車載用アンテナ装置８０Ｃでは、アンテナのエレメントの幅が、第１周波数帯で共振する所定の長さに形成されている。

図１２は、車載用アンテナ装置８０Ｂ及び車載用アンテナ装置８０Ｃの構成を示す図である。なお、図１２Ａは、車載用アンテナ装置８０Ｂの側面図であり、図１２Ｂは、車載用アンテナ装置８０Ｃの側面図である。

＜第２例の車載用アンテナ装置８０Ｂ＞
車載用アンテナ装置８０Ｂは、アンテナベース２０と、パッチアンテナ３０と、テレマティクス用のアンテナであるアンテナ３３Ｂとを有する。車載用アンテナ装置８０Ｂの構成は、アンテナ３３Ｂの形状が、上述した車載用アンテナ装置８０Ａにおけるアンテナ３３Ａの形状と異なる以外は、車載用アンテナ装置８０Ａの構成と同様である。このため、以下では、アンテナ３３Ｂの詳細についてのみ説明する。

なお、以下の説明では、車載用アンテナ装置８０Ｂのアンテナ３３Ｂを、「第２アンテナ」と称することがある。また、アンテナ３３Ｂが対応する電波の周波数帯を、「第２周波数帯」と称することがある。

アンテナ３３Ｂ（第２アンテナ）は、アンテナ３３Ｂが対応する電波の周波数帯（第２周波数帯）で共振するエレメント９０Ｂを有する。また、車載用アンテナ装置８０Ｂでは、エレメント９０Ｂの幅Ｗ１が、パッチアンテナ３０（第１アンテナ）が対応する電波の周波数帯（第１周波数帯）の波長の４分の１に相当する電気長で形成されている。これにより、エレメント９０Ｂの一部が、第１周波数帯で共振する共振部９１として機能する。したがって、共振部９１は、テレマティクス用の周波数帯（第２周波数帯）の電波に対応するアンテナ３３Ｂ（第２アンテナ）のエレメント９０Ｂの一部であるとともに、パッチアンテナ３０（第１アンテナ）が対応する電波の周波数帯（第１周波数帯）で共振する。

なお、テレマティクス用のアンテナであるアンテナ３３Ｂのエレメント９０Ｂは、図１２Ａに示される形状に限られず、図１２Ｂに示されるように、他の形状を有していてもよい。

＜第３例の車載用アンテナ装置８０Ｃ＞
車載用アンテナ装置８０Ｃは、アンテナベース２０と、パッチアンテナ３０と、テレマティクス用のアンテナであるアンテナ３３Ｃとを有する。車載用アンテナ装置８０Ｃの構成は、アンテナ３３Ｃの形状が、上述した車載用アンテナ装置８０Ｂにおけるアンテナ３３Ｂの形状と異なる以外は、車載用アンテナ装置８０Ｂの構成と同様である。このため、以下では、アンテナ３３Ｃの詳細についてのみ説明する。

なお、以下の説明では、車載用アンテナ装置８０Ｃのアンテナ３３Ｃを、「第２アンテナ」と称することがある。また、アンテナ３３Ｃが対応する電波の周波数帯を、「第２周波数帯」と称することがある。

アンテナ３３Ｃは、アンテナ３３Ｃ（第２アンテナ）が対応する電波の周波数帯（第２周波数帯）で共振するエレメント９０Ｃを有する。アンテナ３３Ｃのエレメント９０Ｃは、図１２Ａに示されるアンテナ３３Ｂのエレメント９０Ｂと比較すると、上端が斜めに形成されている。

また、車載用アンテナ装置８０Ｃでは、エレメント９０Ｃの幅Ｗ２が、パッチアンテナ３０（第１アンテナ）が対応する電波の周波数帯（第１周波数帯）の波長の４分の１に相当する電気長で形成されている。これにより、エレメント９０Ｃの一部が、第１周波数帯で共振する共振部９１として機能する。したがって、共振部９１は、テレマティクス用の周波数帯（第２周波数帯）の電波に対応するアンテナ３３Ｃ（第２アンテナ）のエレメント９０Ｃの一部であるとともに、パッチアンテナ３０（第１アンテナ）が対応する電波の周波数帯（第１周波数帯）で共振する。

ここで、後述する比較例の車載用アンテナ装置８０Ｘを用いて、車載用アンテナ装置８０Ｘにおけるパッチアンテナ３０の特性と、本実施形態の第３例の車載用アンテナ装置８０Ｃにおけるパッチアンテナ３０の特性との比較を説明する。

＝＝比較例の車載用アンテナ装置８０Ｘの構成＝＝
図１３は、比較例の車載用アンテナ装置８０Ｘの構成を示す図である。車載用アンテナ装置８０Ｘは、図１３に示されるように、パッチアンテナ３０のみを有する車載用アンテナ装置である。そこで、以下の説明では、車載用アンテナ装置８０Ｘを、「パッチアンテナ単体モデル」と称することがある。

車載用アンテナ装置８０Ｘは、言い換えれば、上述の車載用アンテナ装置８０Ｃから、アンテナ３３Ｃを取り除いた車載用アンテナ装置である。なお、車載用アンテナ装置８０Ｘは、アンテナ３３Ｃが設けられていないこと以外は、上述した本実施形態の第３例の車載用アンテナ装置８０Ｃと同様の構成を備える。

＝＝車載用アンテナ装置８０Ｃと車載用アンテナ装置８０Ｘとの特性の比較＝＝
以下では、車載用アンテナ装置８０Ｃ及び車載用アンテナ装置８０Ｘにおける、パッチアンテナ３０の特性を計算した結果を説明する。

図１４は、車載用アンテナ装置８０Ｃ及び車載用アンテナ装置８０Ｘにおける、パッチアンテナ３０の特性を示すグラフである。なお、図１４Ａは、仰角と平均利得との関係の一例を示すグラフであり、図１４Ｂは、仰角２０°における指向性の一例を示すグラフである。

図１４Ａにおいて、横軸は仰角を示し、縦軸は平均利得を示している。また、図１４Ａにおいて、車載用アンテナ装置８０Ｘにおける計算結果を破線で示し、車載用アンテナ装置８０Ｃにおける計算結果を実線で示している。なお、これら破線上の○印及び実線上の△印は、横軸の数値に対する縦軸の数値の位置を示すものであり、それらを区別するために便宜上○印と△印で示している。なお、以下の説明では、平均利得のことを単に「利得」と称することがある。

図１４Ａ及び図１４Ｂに示されるように、比較例の車載用アンテナ装置８０Ｘにおける利得と、本実施形態の車載用アンテナ装置８０Ｃにおける利得とを比較すると、特に低仰角の範囲において、本実施形態の車載用アンテナ装置８０Ｃにおける利得が、比較例の車載用アンテナ装置８０Ｘにおける利得よりも高くなっている。したがって、本実施形態の車載用アンテナ装置８０Ｃは、例えば、衛星から送信される電波を受信するアンテナ装置として、パッチアンテナ３０の低仰角～中仰角の少なくとも一部の仰角の範囲における平均利得が改善され、理想的な指向性を有することになる。

したがって、本実施形態の車載用アンテナ装置８０Ｃにおいてパッチアンテナ３０の指向性が向上される結果、例えば衛星からの到来電波を効率的に受信することができる。このように、本実施形態の車載用アンテナ装置８０Ｃは、共振部９１を有することにより、パッチアンテナ３０の指向性を容易に制御することができる。また、詳細な検証の説明は省略するが、上述した車載用アンテナ装置８０Ａ及び車載用アンテナ装置８０Ｂも、共振部９１を有することにより、パッチアンテナ３０の指向性を容易に制御することができる。

ここで、図１１Ｂ、図１２Ａ及び図１２Ｂに示される側面視において、本実施形態の車載用アンテナ装置８０Ａ～８０Ｃにおけるパッチアンテナ３０と、共振部９１とは、互いに非重複である。また、不図示であるが、上面視においても、本実施形態の車載用アンテナ装置８０Ａ～８０Ｃにおけるパッチアンテナ３０と、共振部９１とは、互いに非重複である。

上述した第１実施形態の車載用アンテナ装置１０と同様に、本実施形態の車載用アンテナ装置８０Ａ～８０Ｃにおいても、パッチアンテナ３０と共振部９１とが、水平方向又は鉛直方向において所定距離離間している。このとき、パッチアンテナ３０が対応する電波の位相と、共振部９１が設けられるアンテナ３３Ａ～３３Ｃが対応する電波の位相とが強め合う。そこで、以下では、パッチアンテナ３０が対応する電波の位相と、アンテナ３３Ａ～３３Ｃのうち、アンテナ３３Ｃが対応する電波の位相とが強め合う離間距離を検証する。

図１５は、パッチアンテナ３０と共振部９１との離間距離Ｄの説明図である。

離間距離Ｄは、図１５に示されるような側面視において、パッチアンテナ３０と、アンテナ３３Ｃの共振部９１との水平方向（Ｘ方向）の離間距離である。具体的には、離間距離Ｄは、水平方向において、パッチアンテナ３０の最も共振部９１側の端と、共振部９１の最もパッチアンテナ３０側の端との間の距離である。

図１６は、離間距離Ｄを変化させた場合の、仰角と平均利得との関係の一例を示すグラフである。

図１６において、横軸は仰角を示し、縦軸は平均利得を示している。また、図１６において、比較例の車載用アンテナ装置８０Ｘにおける計算結果を破線で示し、離間距離Ｄを変化させた場合の本実施形態の車載用アンテナ装置８０Ｃにおける計算結果を複数の実線で示している。そして、離間距離Ｄを８ｍｍ、１６ｍｍ、３２ｍｍ、６４ｍｍ、１２８ｍｍ、２５６ｍｍと変化させた場合の計算結果を、実線上の△印や□印を使って示している。なお、これら実線上の△印や□印は、横軸の数値に対する縦軸の数値の位置を示すものであり、それらを区別するために便宜上△印と□印で示している。なお、以下の説明では、平均利得のことを単に「利得」と称することがある。

図１６に示されるように、離間距離Ｄが８ｍｍの場合、特に低仰角の範囲において、車載用アンテナ装置８０Ｃにおける利得は、車載用アンテナ装置８０Ｘ（パッチアンテナ単体モデル・○印）の利得よりも低くなっている。一方、離間距離Ｄが１６ｍｍ、３２ｍｍ、６４ｍｍ、１２８ｍｍ、２５６ｍｍの場合、少なくとも低仰角の範囲において、車載用アンテナ装置８０Ｃにおける利得は、車載用アンテナ装置８０Ｘ（パッチアンテナ単体モデル・○印）の利得よりも高くなっている。

これにより、離間距離Ｄが１６ｍｍ以上の場合、車載用アンテナ装置８０Ｃのパッチアンテナ３０の特性は、パッチアンテナ単体モデルよりも向上することがわかる。ここで、１６ｍｍは、パッチアンテナ３０（第１アンテナ）が対応する電波の周波数帯（第１周波数帯）の波長の８分の１に相当する。したがって、本実施形態の車載用アンテナ装置８０Ｃでは、第１アンテナ（パッチアンテナ３０）と共振部９１とは、水平方向において、第１周波数帯の波長の８分の１以上離間することが望ましい。

なお、図１６に示されるように、離間距離Ｄが１２８ｍｍの場合、車載用アンテナ装置８０Ｃにおける利得は、車載用アンテナ装置８０Ｘ（パッチアンテナ単体モデル・○印）の利得よりもやや高くなっている。ところが、離間距離Ｄが２５６ｍｍの場合、車載用アンテナ装置８０Ｃのグラフと、車載用アンテナ装置８０Ｘ（パッチアンテナ単体モデル）のグラフがほぼ一致している。すなわち、離間距離Ｄが２５６ｍｍの場合、車載用アンテナ装置８０Ｃにおける利得は、車載用アンテナ装置８０Ｘ（パッチアンテナ単体モデル）の利得とほぼ同じであることがわかる。

これにより、離間距離Ｄが１２８ｍｍより大きい場合、車載用アンテナ装置８０Ｃのパッチアンテナ３０の特性は、パッチアンテナ単体モデルの特性とほぼ同じである。ここで、１２８ｍｍは、パッチアンテナ３０（第１アンテナ）が対応する電波の周波数帯（第１周波数帯）における１波長分に相当する。したがって、本実施形態の車載用アンテナ装置８０Ｃでは、第１アンテナ（パッチアンテナ３０）と共振部９１との水平方向における離間距離を、第１周波数帯における１波長以下とすることで、パッチアンテナ３０の特性が向上するため、特に有利である。

＝＝その他＝＝
図１７は、パッチアンテナ３０と共振部６１との位置関係の別の例を示す図である。なお、図１７Ａ及び図１７Ｂは、位置関係の第１例を示す側面図及び平面図であり、図１７Ｃ及び図１７Ｄは、位置関係の第２例を示す側面図及び平面図である。

上述した図１に示される車載用アンテナ装置１０では、上面視及び側面視において、パッチアンテナ３０及び共振部６１が互いに非重複であった。但し、上面視及び側面視の両方において、パッチアンテナ３０及び共振部６１が互いに非重複である必要はなく、上面視及び側面視の一方において、パッチアンテナ３０及び共振部６１が互いに非重複であっても良い。

位置関係の第１例では、図１７Ａに示される側面視において、パッチアンテナ３０と、共振部６１とが、互いに重複している。しかし、図１７Ｂに示される上面視においては、パッチアンテナ３０と、共振部６１とが、互いに非重複である。なお、図１７Ａに示される破線は、パッチアンテナ３０及び共振部６１が互いに重複していることを示すための補助線である。

位置関係の第２例では、図１７Ｃに示される側面視において、パッチアンテナ３０と、共振部６１とが、互いに非重複である一方、図１７Ｄに示される上面視において、パッチアンテナ３０と、共振部６１とが、互いに重複している。なお、図１７Ｃに示される破線は、パッチアンテナ３０及び共振部６１が互いに重複していることを示すための補助線である。

位置関係の第１例や第２例のような、上面視及び側面視の一方において、パッチアンテナ３０及び共振部６１が互いに非重複である場合でも、パッチアンテナ３０の指向性をさらに容易に制御することができる。

＝＝まとめ＝＝
以上、本実施形態の車載用アンテナ装置１０について説明した。車載用アンテナ装置１０は、例えば、図１に示されるように、例えば、ＳＤＡＲＳ用の２．３ＧＨｚ帯（第１周波数帯）の電波に対応するパッチアンテナ３０（第１アンテナ）と、第１周波数帯と異なる、例えば、ＡＭ放送用の５２２ｋＨｚ～１７１０ｋＨｚ帯及びＦＭ放送用の７６ＭＨｚ～１０８ＭＨｚ帯（第２周波数帯）の電波に対応するアンテナ３２（第２アンテナ）と、を備える。そして、第２アンテナを構成するエレメント（例えば、容量装荷素子６０）の少なくとも一部（例えば、金属体６０Ａ）は、第１周波数帯で共振する。本実施形態の車載用アンテナ装置１０によれば、平面アンテナ（例えば、パッチアンテナ３０）の指向性を容易に制御することができる。

また、本実施形態の車載用アンテナ装置８０Ａ～８０Ｃについて説明した。車載用アンテナ装置８０Ａ～８０Ｃは、例えば、図１１及び図１２に示されるように、例えば、ＳＤＡＲＳ用の２．３ＧＨｚ帯（第１周波数帯）の電波に対応するパッチアンテナ３０（第１アンテナ）と、第１周波数帯と異なる、例えば、テレマティクス用の周波数帯（第２周波数帯）の電波に対応するアンテナ３３Ａ～３３Ｃ（第２アンテナ）と、を備える。そして、第２アンテナを構成するエレメント（例えば、エレメント９０Ａ～９０Ｃ）の少なくとも一部は、第１周波数帯で共振する。本実施形態の車載用アンテナ装置８０Ａ～８０Ｃによれば、平面アンテナ（例えば、パッチアンテナ３０）の指向性を容易に制御することができる。

また、エレメント（例えば、容量装荷素子６０）の少なくとも一部（例えば、金属体６０Ａ）は、例えば、図３，図８，図９及び図１０に示されるように、第１周波数帯で共振する電気長で形成される共振部６１を有する。これにより、平面アンテナ（例えば、パッチアンテナ３０）の指向性を容易に制御することができる。

また、共振部６１の電気長は、第１周波数帯の波長の２分の１である。これにより、平面アンテナ（例えば、パッチアンテナ３０）の指向性を容易に制御することができる。

また、共振部６１は、例えば、図３，図８，図９及び図１０に示されるように、少なくとも一つの折返し６４を有する。これにより、共振部６１において、第１周波数帯で共振する電気長を形成することができる。

また、共振部６１は、例えば、図３，図８，図９及び図１０に示されるように、水平方向及び鉛直方向の少なくとも一方に延びる隙間（スリット６２又はスロット６３）が形成されている。これにより、共振部６１において、第１周波数帯で共振する電気長を形成することができる。

また、共振部６１は、例えば、図３，図８Ｂ，図９Ａ及び図１０Ａに示されるように、水平方向の折返しを繰り返して形成される。これにより、共振部６１において、第１周波数帯で共振する電気長を形成することができる。

また、例えば、図１及び図６に示されるように、上面視及び側面視において、パッチアンテナ３０（第１アンテナ）と、共振部６１とは、互いに非重複である。これにより、平面アンテナ（例えば、パッチアンテナ３０）の指向性をさらに容易に制御することができる。

また、例えば、図１７に示されるように、上面視又は側面視において、パッチアンテナ３０（第１アンテナ）と、共振部６１とは、互いに非重複である。これにより、平面アンテナ（例えば、パッチアンテナ３０）の指向性をさらに容易に制御することができる。

また、パッチアンテナ３０（第１アンテナ）と共振部６１とは、例えば、図１及び図６に示されるように、水平方向又は鉛直方向において、所定距離離間している。これにより、平面アンテナ（例えば、パッチアンテナ３０）の指向性をさらに容易に制御することができる。

また、所定距離は、第１周波数帯の波長の４分の１以上である。これにより、平面アンテナ（例えば、パッチアンテナ３０）の指向性をさらに容易に制御することができる。

また、第２周波数帯は、第１周波数帯よりも低い。これにより、平面アンテナ（例えば、パッチアンテナ３０）の指向性を容易に制御することができる。

本実施形態で「車載」とは、車両にのせることができるとの意味であるため、車両に取り付けられているものに限らず、車両に持ち込まれ、車両内で用いられるものも含まれる。また、本実施形態のアンテナ装置は、車輪のついた乗り物である「車両」に用いられることとしたが、これに限られず、例えばドローン等の飛行体、探査機、車輪を有さない建機、農機、船舶等の移動体に用いられても良い。

上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。また、本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更や改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれるのはいうまでもない。

１０，１０Ｘ，８０Ａ～８０Ｃ，８０Ｘ 車載用アンテナ装置
２０ アンテナベース
２１，２２ 金属ベース
２３ ケース
３０ パッチアンテナ（第１アンテナ）
３１ パッチアンテナ
３２ アンテナ（第２アンテナ）
３３Ａ～３３Ｃ アンテナ（第２アンテナ）
４０ ホルダ
４１ 支柱部
４２ 取付部
５０ ヘリカル素子（コイル）
６０ 容量装荷素子
６０Ａ～６０Ｄ 金属体
６１ 共振部
６２ スリット
６３ スロット
６４ 折返し
７０ 基板
７１ パターン
７２ 誘電体部材
７３ 放射素子
７４ 保持部材
７４Ａ～７４Ｃ 凸部
７５ 金属体
７５Ａ～７５Ｃ 凹部
７６ 貫通孔
７７ 給電線
７８ 給電点
９０Ａ～９０Ｃ エレメント
９１ 共振部
９２ スリット
９３ 折返し
１００ フィルタ

Claims (6)

1. 複数の周波数帯の信号を受信可能な複合アンテナ装置であって、前記複合アンテナ装置は、
   アンテナベースと、
   前記アンテナベース上に載置され第１周波数帯の信号を受信可能な、放射素子を有する第１アンテナと、
   前記第１周波数帯よりも低い第２周波数帯の信号を受信可能な第２アンテナと、を備え、
   前記第２アンテナは、前記アンテナベースに対して高さ方向に間隔を設けて配置される容量装荷素子を有し、
   前記容量装荷素子は、上面視で前記第１アンテナの前記放射素子と非重複であり、前記容量装荷素子の長手方向の延長軸上に前記放射素子が位置するように前記放射素子近傍に配置されると共に、前記第１アンテナの指向性を制御するように、前記長手方向に交差するよう設けられた少なくとも１つの切り欠き部を含む、
   複合アンテナ装置。
2. 前記容量装荷素子は、前記長手方向に延在する稜線部と、前記稜線部から延在する２つの側面部と、を含む山型形状であり、
   前記切り欠き部は、一方の前記側面部の下端から前記稜線部を通り、他方の前記側面部の途中まで平行に延在する２本の第１スリットと、前記他方の側面部の下端から前記稜線部を通り、前記一方の側面部の途中まで延在し、かつ、前記２本の第１スリット間に平行に位置する第２スリットと、により構成される、
   請求項１に記載の複合アンテナ装置。
3. 前記第２アンテナの前記切り欠き部は、前記第１アンテナの特性が良くなるように、前記容量装荷素子の長手方向の端部から所定の距離だけ離れる位置に配置される、
   請求項１または２に記載の複合アンテナ装置。
4. 前記第１アンテナは、ＧＮＳＳ用アンテナからなる、
   請求項１～３の何れか一項に記載の複合アンテナ装置。
5. 前記第１アンテナは、複数の周波数帯に対応する、
   請求項１～４の何れか一項に記載の複合アンテナ装置。
6. 前記第２アンテナは、さらに、前記容量装荷素子に一端が接続されるコイルを有し、
   前記第２アンテナは、ＡＭ／ＦＭ用アンテナとして機能する、
   請求項１～５の何れか一項に記載の複合アンテナ装置。

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