JP2024042040A - パッチアンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】無給電素子を有するパッチアンテナにおいて、アンテナ特性への影響が小さいケーブル配策を提供する。【解決手段】パッチアンテナ（２０）は、面状の放射素子（３２）と、放射素子（３２）の面に垂直な方向から放射素子（３２）を見た平面視において、放射素子（３２）の端部から離間した位置に設けられた無給電素子（３３）と、放射素子（３２）と電気的に接続され、放射素子（３２）への給電を行うケーブル（５２）と、を備える。ケーブル（５２）が放射素子（３２）と電気的に接続される位置を通るケーブル（５２）の軸線（Ｄ１）が、無給電素子（３３）の中心（Ｐ３）から離れている。【選択図】図６

Description

本発明は、パッチアンテナに関する。

Ｖ２Ｘ（Vehicle-to-Everything）アンテナとして、放射素子の対向する２辺の外側に、辺に沿って長い線状の無給電素子を配置するパッチアンテナの技術が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２を参照）。

国際公開第２０１９／１６３５２１号 特開２０１９－７５６４４号公報

例えば、パッチアンテナの正面（放射方向；放射素子の面に垂直な方向）を車両の前方や後方に向けた姿勢で、パッチアンテナをフロントガラスやリアガラスに取り付ける場合、給電用のケーブルをパッチアンテナの裏面側に配策する方法が考えられる。しかし、フロントガラスやリアガラスに取り付けられたアンテナのケーブルを車体内装の中に配策するためには、アンテナの裏面側からケーブルが出ていると、ケーブルの取り回しが難しくなる。

無給電素子を有するパッチアンテナの場合、ケーブル配策がアンテナ特性に影響を与える可能性がある。

本発明の目的の一例は、無給電素子を有するパッチアンテナにおいて、アンテナ特性への影響が小さいケーブル配策を実現すること、である。

本発明の一態様は、面状の放射素子と、前記放射素子の面に垂直な方向から前記放射素子を見た平面視において、前記放射素子から間隔をあけた位置に設けられた無給電素子と、前記放射素子と電気的に接続され、前記放射素子への給電を行うケーブルと、を備え、前記ケーブルが前記放射素子と電気的に接続される位置を通る前記ケーブルに沿った方向をケーブル結線方向とした場合に、前記ケーブル結線方向の仮想線が、前記無給電素子の中心から離れた位置にある、パッチアンテナである。

すなわち、本発明の一態様は、面状の放射素子と、前記放射素子の面に垂直な方向から前記放射素子を見た平面視において、前記放射素子の端部から離間した位置に設けられた無給電素子と、前記放射素子と電気的に接続され、前記放射素子への給電を行うケーブルと、を備え、前記ケーブルが前記放射素子と電気的に接続される位置を通る前記ケーブルの軸線が、前記無給電素子の中心から離れている、パッチアンテナである。

この態様によれば、アンテナ特性への影響が小さいケーブル配策を実現できる。

車載用アンテナ装置の取り付け状態を示す図。 車載用アンテナ装置を前方左斜め上から見た斜視外観図。 車載用アンテナ装置を後方右斜め上から見た斜視外観図。 車載用アンテナ装置の分解図。 パッチアンテナの分解図。 アンテナ本体と配策構造との相対位置関係を示すパッチアンテナの正面図。 アンテナ本体と配策構造との相対位置関係を示すパッチアンテナの側面図。 アンテナ本体部と配策構造との相対位置関係を示す図。 図８Ａのパッチアンテナにおいて、無給電素子の長さを変化させた場合の放射指向性を極座標で示す放射パターン。 比較例におけるアンテナ本体部と配策構造との相対位置関係を示す図。 図９Ａの比較例において、無給電素子の長さを変化させた場合の放射指向性を極座標で示す放射パターン。 アンテナ本体部と配策構造との相対位置関係を示す図。 図１０Ａにおいて、間隔Ｗを変化させた場合の放射指向性を直交座標で示す放射パターン。 アンテナ本体部と配策構造との相対位置関係を示す図。 図１１Ａにおいて、間隔Ｗを変化させた場合の放射指向性を直交座標で示す放射パターン。 間隔Ｗ＝０の基準ゲインに対する各間隔Ｗにおけるゲインの差を示すグラフ。 定常状態における表面電流の強度分布のシミュレーション結果を示す図。 比較例における定常状態における表面電流の強度分布のシミュレーション結果を示す図。 変形例その１におけるアンテナ本体と配策構造との相対位置関係を示す正面図。 変形例その２の車載用アンテナ装置の分解図。

本発明の好適な実施形態の一例を説明するが、本発明を適用可能な形態は以下の実施形態に限定されない。各図には共通する方向を示すための直交三軸を示す。直交三軸は、Ｘ軸プラス方向をパッチアンテナの正面（放射方向；放射素子の面に垂直な法線方向）とする右手系である。以下、方向として、適宜、Ｘ軸プラス方向を前、Ｘ軸マイナス方向を後ろ、Ｚ軸プラス方向を上、Ｚ軸マイナス方向を下、Ｙ軸プラス方向を左、Ｙ軸マイナス方向を右として説明する。これらの方向は、車両５の運転者にとっての方向と一致する。

図１は、本実施形態の車載用アンテナ装置１０の取り付け状態を示す図であり、上段は車載用アンテナ装置１０の取り付け状態の拡大図である。図２は、車載用アンテナ装置１０を前方左斜め上から見た斜視外観図である。図３は、車載用アンテナ装置１０を後方右斜め上から見た斜視外観図である。図４は、車載用アンテナ装置１０の分解図である。

車載用アンテナ装置１０は、ブラケット１１と、パッチアンテナ２０と、を有する。ブラケット１１は、車両５のフロントガラス６（ウィンドシールド）に貼り付けられる。パッチアンテナ２０は、正面が車両５の前方を向く姿勢でブラケット１１に固定される。車載用アンテナ装置１０は、車両５のリアガラスに貼り付けてもよい。

ブラケット１１は、傾斜面１２と、保持部１３と、を有する。傾斜面１２は、フロントガラス６への貼り付け面となる。保持部１３は、パッチアンテナ２０を保持する。ブラケット１１は、傾斜面１２の角度が異なる複数種類が予め用意される。車載用アンテナ装置１０が取り付けられる車両５のフロントガラス６の傾斜角度に適合する種類のブラケット１１が選択されて使用される。

保持部１３は、傾斜面１２の上端部から下方に延設された受け皿形状の部位である。パッチアンテナ２０は、保持部１３へ上方より差し込まれて固定される。

図５は、パッチアンテナ２０の分解図である。パッチアンテナ２０は、内部空間に、アンテナ本体３０と、基板（ＰＣＢ：Ｐｒｉｎｔｅｄ－Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）４０と、給電用のケーブルの配策構造５０と、を有する。内部空間は、ケース２１とベース２２とを付き合わせてネジ２３で連結固定することで画成される。

アンテナ本体３０は、基板４０がネジ２３によってケース２１及びベース２２に共締めされることで、ケース２１及びベース２２に固定される。これにより、例えば、走行中の振動などにより生じる異音を防止することが可能になる。ケーブル５２は、基板４０に設けられた接続端子５１と接続される。一般的に車載用アンテナ装置１０を車両５に設置する作業時にケーブル５２を介して「こじる力」が生じ得る。しかし、このような構成とすることで、「こじる力」が接続端子５１及びネジ２３を介してケース２１及びベース２２に伝達される。このため、「こじる力」がアンテナ本体３０へ作用するのを防ぎ、アンテナ本体３０の回路や、半田等の接合部分に及ぼす影響を防ぐことができる。

アンテナ本体３０は、面状の放射素子３２及び一対の無給電素子３３と、地導体３４と、を有する。放射素子３２は、誘電体３１の表面側（前面側；Ｘ軸プラス方向側）に配置されている。地導体３４は、誘電体３１の裏面側（後面側；Ｘ軸マイナス方向側）に位置している。本実施形態において、誘電体３１は誘電体基板であるが、誘電体３１はセラミック製の部材であってもよいし、樹脂製の部材であってもよい。

放射素子３２は、給電点３９において誘電体３１及び地導体３４を貫くピン２４と電気的に接続し、ピン２４の端部が接続された基板４０を介して給電用のケーブルの配策構造５０と電気的に接続されている。

無給電素子３３は、放射素子３２の面に垂直な方向（法線方向）のＸ軸方向プラス側から放射素子３２を見た平面視において、長方形（四辺形）形状を成した線状の導電体である。無給電素子３３は、平面視において放射素子３２から間隔をあけた位置に設けられている。無給電素子３３は、平面視において放射素子３２の端部から離間した位置に設けられている、ということもできる。具体的には、無給電素子３３は、平面視において、長手方向を、放射素子３２の中心（放射素子３２の幾何中心）Ｐ４と放射素子３２の給電点３９とを結ぶ線に沿った方向として、Ｙ軸プラス側とＹ軸マイナス側それぞれに１つずつ設けられている。

図６は、アンテナ本体３０と配策構造５０との相対位置関係を示すパッチアンテナ２０の正面図である。図７は、アンテナ本体３０と配策構造５０との相対位置関係を示すパッチアンテナ２０の側面図である。

配策構造５０は、図６に示すように、放射素子３２と電気的に接続され、放射素子３２への給電を行うケーブル５２を、無給電素子３３が位置するアンテナ本体３０の側方から配策する構造である。配策構造５０は、同軸ケーブル等のケーブル５２の先端に設けられた接続端子５２ａの接続先である接続端子５１を含む。ケーブル５２は、基板４０に接続された接続端子５１を介して放射素子３２に電気的に接続される。図６ではケーブル５２が接続された状態を示している。配策構造５０は、接続端子５１の他、接続端子５１に接続されるケーブル５２側の接続端子５２ａや、ケーブル５２を更に含んでいてもよい。接続端子５２ａを設けずにケーブル５２を接続端子５１に直接接続する場合には、配策構造５０は、ケーブル５２を含んでいてもよい。接続端子５１や接続端子５２ａを介してケーブル５２を接続する構成とすることで、取り付け作業が容易になる。接続端子５１の形状はＩ字形状であってもよく、Ｌ字形状であってもよい。車両５の種類によってケーブル５２の規格が異なっていても、接続端子５１の種類を変更することで、仕様変更を柔軟且つ簡単に実現できる。

ケーブル５２を基板４０の裏面（Ｘ軸マイナス方向側の面）に直接接続する構成を採用して接続端子５１を省略することとしてもよい。

配策構造５０に係る好ましい条件について述べる。
図６において、矢印が示す方向は、ケーブル結線方向を示している。ケーブル結線方向とは、接続端子５１から延びるケーブル５２の延長方向、別の言い方をすると、ケーブル５２が放射素子３２と電気的に接続される位置を通るケーブル５２に沿った方向とする。図６及び図７に示す符号Ｄ１は、ケーブル結線方向の仮想線を示している。本実施形態において、より容易な理解のために、仮想線Ｄ１は、接続端子５１から延びるケーブル５２の軸線として表している。

なお、仮想線Ｄ１をケーブル５２の軸線として表す場合、ケーブル５２が放射素子３２と電気的に接続される位置から直線的に延びる中心軸の部分をケーブル５２の軸線として表す。例えば、ケーブル５２が湾曲したり、屈曲したり、蛇行したりする場合であっても、ケーブル５２が放射素子３２と電気的に接続される位置から直線的に延びる中心軸の部分をケーブル５２の軸線として表す。

図６及び図７に示すように、ケーブル結線方向の仮想線（ケーブル５２の軸線）Ｄ１と、無給電素子３３の中心（無給電素子３３の幾何中心）Ｐ３を中心とする仮想球の球面と、が接する点を位置Ｐ１とする。位置Ｐ１は、仮想線Ｄ１と無給電素子３３の中心Ｐ３との間の距離が最短になる位置となる。よって、位置Ｐ１と無給電素子３３の中心Ｐ３との間隔Ｗは、仮想線Ｄ１と無給電素子３３の中心Ｐ３との間隔Ｗでもある。位置Ｐ１は、図６に示す平面視においては、無給電素子３３上にあるかのように図示されているが、実際は、図７に示すように無給電素子３３よりもＸ軸マイナス方向にある。

配策構造５０は、仮想線Ｄ１が、無給電素子３３の中心Ｐ３から離れた位置にある構造である。具体的には、仮想線Ｄ１を、放射素子３２の面に垂直な方向のＸ軸プラス側から放射素子３２を見た平面視において、（１）仮想線Ｄ１が無給電素子３３の中心Ｐ３（図６中の小さい黒色の丸）を通らず（すなわち、仮想線Ｄ１が無給電素子３３の中心Ｐ３から離れた位置にある）、且つ（２）仮想線Ｄ１が放射素子３２の面に略平行であること、とする。配策構造５０は、ケーブル結線方向を、（３）無給電素子３３の長手方向に交差する方向とする。配策構造５０は、（４）平面視において、仮想線Ｄ１が、無給電素子３３の中心Ｐ３よりも放射素子３２の給電点３９のある側にあること、とする。無給電素子３３は、平面視において、配策構造５０の接続端子５１と放射素子３２との間にある。

配策構造５０は、（５）仮想線Ｄ１と無給電素子３３の中心Ｐ３との間隔Ｗを、使用周波数をλとして略λ／２６以上、より好適には略λ／１３以上とする。

配策構造５０によれば、アンテナ特性への影響が小さいケーブル配策を実現することが可能となる。配策構造５０を有するパッチアンテナ２０に関するシミュレーション結果について説明する。

図８Ａはアンテナ本体部３０と配策構造５０との相対位置関係を示す。図８Ｂは、無給電素子３３の長さＬを変化させた場合の図８Ａにおけるパッチアンテナ２０に係るＨ面（ＸＹ面）の放射指向性を極座標で示す放射パターンを示す。使用周波数λが５，９００ＭＨｚであり、間隔Ｗが６ｍｍである。図９Ａはパッチアンテナ２０の間隔Ｗを変更して作成した比較例のアンテナ本体部３０と配策構造５０との相対位置関係を示す。図９Ｂは、無給電素子３３の長さＬを変化させた場合の比較例のパッチアンテナに係るＨ面の放射指向性を極座標で示す放射パターンを示す。比較例では、位置Ｐ１は、無給電素子３３に対して接続端子５１等が干渉しない位置であって、無給電素子３３の中心Ｐ３からの距離を最小とした位置である。平面視するとパッチアンテナの間隔Ｗは０（ゼロ）或いはほぼ０（ゼロ）になるので、以降では、この時の間隔Ｗを便宜上間隔Ｗ＝０と言う。使用周波数λは５，９００ＭＨｚである。図８Ｂ及び図９Ｂともに、Ｈ面において、Ｘ軸プラス方向（前方方向）をφ＝０度、Ｙ軸プラス方向（左方向）をφ＝９０度としている。

図８Ｂ及び図９Ｂの放射指向性のパターンにおいて、線種は、無給電素子３３の長さＬの違いを示している。３ｄＢビーム幅（ピークゲインに対するゲイン差が３ｄＢとなる角度範囲）が大きいほど、ピークゲインからの減少が３ｄＢ以内の角度範囲が広く、指向性が広がっている。

図９Ｂに示すように、比較例の構成では、３ｄＢビーム幅は８７．３度～８９．５度の範囲である。無給電素子３３の長さＬを変更しても３ｄＢビーム幅の最大値と最小値との差は２．２度である。

一方、図８Ｂに示すように、間隔Ｗが６ｍｍである本実施形態のパッチアンテナ２０では、３ｄＢビーム幅は何れも１００度を超えている。このため、仮想線Ｄ１を、無給電素子３３の中心Ｐ３を通る直線から離した方が、指向性が広くなり、ケーブル配策がアンテナ特性に与える影響が小さくなると言える。言い換えると、仮想線Ｄ１を、無給電素子３３の中心Ｐ３から離れた位置を通って放射素子４４から遠ざかる方向とすると、指向性が広がることになる。

また、図８Ｂに示すように、本実施形態のパッチアンテナ２０において無給電素子３３の長さＬを変更した場合、３ｄＢビーム幅の最大値と最小値との差が５９．９度であった。このため、無給電素子３３の長さＬをより長くすることで、指向性をより広くすることが可能になると言える。また逆に、無給電素子３３の長さＬをより短くすることで、指向性を狭めることが可能になると言える。本実施形態のパッチアンテナ２０によれば、ケーブル配策がアンテナ特性に与える影響を小さくし、且つ、無給電素子３３の長さＬによって指向性を調整することが可能になる。

図１０Ａはアンテナ本体部３０と配策構造５０との相対位置関係を示す。図１０Ｂは、無給電素子３３の長さＬを固定して、仮想線Ｄ１をＺ軸プラス側（給電点３９に近づく側）にシフトさせて、図１０Ａの相対位置関係における間隔Ｗを変化させた場合のＨ面における放射指向性を直交座標で示す放射パターンを示す。

図１１Ａはアンテナ本体部３０と配策構造５０との相対位置関係を示す。図１１Ｂは、無給電素子３３の長さＬを固定して、仮想線Ｄ１をＺ軸マイナス側（給電点３９から遠ざかる側）にシフトさせて、図１１Ａの相対位置関係における間隔Ｗを変化させた場合のＨ面における放射指向性を直交座標で示す放射パターンを示す。

図１２は、上段が角度φ＝マイナス４５度におけるゲインに着目し、間隔Ｗを０（ゼロ）としたときの基準ゲインに対する各間隔Ｗにおけるゲインの差を示すグラフを示し、下段が、間隔Ｗに対応したアンテナ本体部３０と配策構造５０との相対位置関係を示す。グラフにおいて、実線は無給電素子３３が「ある」場合、破線は「ない」場合を示している。

図１０Ｂ、図１１Ｂ、図１２では、Ｈ面において、Ｘ軸プラス方向（前方方向）をφ＝０度、Ｙ軸プラス方向（左方向）をφ＝９０度としている。

図１０Ｂ、図１１Ｂ、図１２のグラフを見比べると、同じ間隔Ｗであっても、仮想線Ｄ１を無給電素子３３の中心Ｐ３から給電点３９の位置する側へ設定したほうが、相対的に高いゲインが得られていることがわかる。例えば、図１２において、間隔Ｗが６ｍｍのとき、仮想線Ｄ１をＺ軸プラス側にした場合には約１．９ｄＢのゲイン上昇となっている。これに対して、仮想線Ｄ１をＺ軸プラス側にした場合には約１．５ｄＢのゲイン上昇となっている。従って、仮想線Ｄ１を給電点３９の位置しない側へ離隔させるよりも、給電点３９の位置する側へ離隔させるほうが好適である。

間隔Ｗは、マイナス４５度のφにおいて、間隔Ｗを０（ゼロ）としたときに比べて０．５ｄＢ以上のゲイン上昇が見込める場合には、有意な効果が得られると判断できる。そのため、図１２から、略λ／２６程度以上である１．８ｍｍ程度以上の間隔Ｗが好適とである。

マイナス４５度のφにおいて、間隔Ｗを０（ゼロ）としたときに比べて１ｄＢ程度以上のゲイン上昇が得られる間隔Ｗがあればより好適である。そのため、図１２から、１ｄＢよりも大きいゲイン上昇が見込める、略λ／１３以上である３．７ｍｍ程度以上の間隔Ｗがより好適である。

図１３及び図１４は、定常状態における表面電流の強度分布のシミュレーション結果を示す図である。図１３は、仮想線Ｄ１を給電点３９側に間隔Ｗとして６ｍｍ離隔した場合の本実施形態のパッチアンテナ２０のシミュレーション結果である。図１４は比較例として、間隔Ｗを０（ゼロ）としたパッチアンテナのシミュレーション結果である。

着目すべきは、接続端子５１に近い側の無給電素子３３およびその周辺の表面電流の強度である。該当箇所を、図１３及び図１４中に破線の楕円で示す。無給電素子３３の中心Ｐ３を白色の矢印で示す。間隔Ｗを６ｍｍとした方が、比較例よりも無給電素子３３の中心付近の表面電流が強く、無給電素子３３としての機能がより発揮されていることを示している。これは、比較例に比べて間隔Ｗを６ｍｍとしたほうが、無給電素子３３による指向性の拡張性が作用していること、すなわち、ケーブル配策がアンテナ特性に与える影響を小さくできることを示す。

〔変形例その１〕
上述した実施形態のパッチアンテナ２０は、円偏波パッチアンテナ等の２点給電式のパッチアンテナでもよい。
例えば、図１５に示すように、アンテナ本体３０Ｂは、放射素子３２の四辺の外側に、無給電素子３３と無給電素子３５とを備える。無給電素子３３は、放射素子３２に対してＹ軸方向のプラス側及びマイナス側に配置されて対となる。無給電素子３５は、放射素子３２に対してＺ軸方向のプラス側及びマイナス側に配置されて対となる。放射素子３２に第１の給電点３９と第２の給電点３６とを備える。

仮想線Ｄ１は、Ｙ軸に沿って設定されている。そのため、間隔Ｗ３は、無給電素子３３のうち、配策構造５０に近いＹ軸プラス方向側の無給電素子３３を基準として、上述した実施形態の間隔Ｗと同様に定められる。
この場合も、仮想線Ｄ１を給電点３６又は給電点３９の位置しない側へ離隔させるよりも、給電点３６及び給電点３９の位置する側へ離隔させることにより、高いゲインを得ることができる。

〔変形例その２〕
仮想線Ｄ１は、必ずしも、平面視において無給電素子３３の長手方向の仮想線Ｄ３と直交としなければならないわけではない。平面視において、仮想線Ｄ１は、仮想線Ｄ３に対して斜めとする設定等、交差する方向であってもよい。仮想線Ｄ３は、無給電素子３３が長方形である場合、無給電素子３３の中心（幾何中心）Ｐ３を通り、無給電素子３３の短辺同士を結ぶ線（軸線）を表している。言い換えると、仮想線Ｄ３は、無給電素子３３の中心（幾何中心）Ｐ３を通り、無給電素子３３の長辺に平行な線を表している。

例えば、図１６に示す車載用アンテナ装置１０Ｃは、パッチアンテナ２０Ｃと、フロントガラス６に貼り付けられるブラケット１１Ｃと、カバー１８とを備えて構成される。パッチアンテナ２０Ｃは、アンテナ本体を収納するケース２１Ｃと、ケーブル５２と、ケーブル５２の先端に設けられたコネクタ５６とを有する。ケース２１はブラケット１１Ｃの先端保持部１５によって保持され、コネクタ５６はブラケット１１Ｃの後端保持部１６によって保持される。カバー１８は、フロントガラス６との接着面以外を覆うように車載用アンテナ装置１０Ｃを収容する。

パッチアンテナ２０Ｃは、基本的には、上述した実施形態のアンテナ本体３０と同様の構成を有するが、配策構造５０Ｃがアンテナ本体３０の配策構造５０とは異なる。配策構造５０Ｃは、接続端子５１に代えて、一端が基板４０に固定されているケーブル５２と、ケーブル５２の先端に設けられたコネクタ５６とを有する。ケーブル５２と基板４０との固定位置は、アンテナ本体３０における配策構造５０に係る条件と同様の条件を満たす。

配策構造５０Ｃにおける仮想線Ｄ１は、Ｘ軸プラス方向から見た平面視において、図６に示す無給電素子３３の長手方向の仮想線Ｄ３に対して斜め４５°を成す設定とされている。

車載用アンテナ装置１０Ｃの取り付け方法の一例は次の通りである。先ず、ブラケット１１Ｃをフロントガラス６に貼り付ける。次に、ブラケット１１Ｃの先端保持部１５にパッチアンテナ２０Ｃを側方から差し込んで固定し、後端保持部１６にコネクタ５６を側方から押し込んで固定する。最後に、カバー１８を、ブラケット１１Ｃに対して、ＸＺ平面に沿って、フロントガラス６に沿って前方斜め下方から後方斜め上へスライドさせるように取り付ける。

仮想線Ｄ１を仮想線Ｄ３に対して斜めに設定することで、ケーブル５２を取り回すのに要するＹ軸方向幅を小さくできる。フロントガラス６に他のセンサやカメラが取り付けられている場合、Ｙ軸方向幅を小さくできれば、それだけ車載用アンテナ装置１０の取り付け位置の自由度が高まる。仮想線Ｄ１を仮想線Ｄ３に対して斜めに設定するとは、仮想線Ｄ１と仮想線Ｄ３とがなす角度が９０度及び１８０度以外の角度であり、例えば、ＹＺ平面において略４５度、ＸＺ平面において略４５度などが含まれる。

この取り付け方法によれば、フロントガラス６を車内側から押し上げる荷重を作用させる機会を、ブラケット１１Ｃの貼り付け時に限定することができる。車両５の製造ラインにおいては、車両５に取り付けられたフロントガラス６の接着剤が十分に硬化していない場合がある。このときに車載用アンテナ装置１０を車両５に取り付ける場合であっても、上述した取り付け方法であれば、フロントガラス６を過度に押し上げるような荷重が作用することなく、車載用アンテナ装置１０Ｃを取り付けることができる。

〔概括〕
上述した実施形態及びその変形例を含め、本明細書の開示は、次のように概括することができる。

本開示の態様は、面状の放射素子と、前記放射素子の面に垂直な方向から前記放射素子を見た平面視において、前記放射素子から間隔をあけた位置に設けられた無給電素子と、前記放射素子と電気的に接続され、前記放射素子への給電を行うケーブルと、を備え、前記ケーブルが前記放射素子と電気的に接続される位置を通る前記ケーブルに沿った方向をケーブル結線方向とした場合に、前記ケーブル結線方向の仮想線が、前記無給電素子の中心から離れた位置にある、パッチアンテナである。

すなわち、本開示の態様は、面状の放射素子と、前記放射素子の面に垂直な方向から前記放射素子を見た平面視において、前記放射素子の端部から離間した位置に設けられた無給電素子と、前記放射素子と電気的に接続され、前記放射素子への給電を行うケーブルと、を備え、前記ケーブルが前記放射素子と電気的に接続される位置を通る前記ケーブルの軸線が、前記無給電素子の中心から離れている、パッチアンテナである。

この態様によれば、アンテナ特性への影響が小さいケーブル配策を実現できる。

前記仮想線（前記軸線）と前記無給電素子の中心との間隔は、使用周波数をλとして、略λ／２６以上であってもよい。

このような構成とすることにより、アンテナ特性への影響が小さいケーブル配策を実現でき、更に、ゲインを上昇させることができる。

前記仮想線（前記軸線）と前記無給電素子の中心との間隔は、使用周波数をλとして、略λ／１３以上であってもよい。

このような構成とすることにより、アンテナ特性への影響が小さいケーブル配策を実現でき、更に、ゲインを上昇させることができる。

前記無給電素子は、前記平面視において長方形形状を有し、前記ケーブル結線方向は、前記平面視において前記無給電素子の長手方向に交差する方向であってもよい。

すなわち、前記無給電素子は、前記平面視において長方形形状を有し、前記軸線は、前記平面視において前記無給電素子の長手方向に平行な線に交差してもよい。

このような構成とすることにより、無給電素子の中心付近の表面電流を強めることができる。これにより、無給電素子としての機能を発揮させ、指向性の拡張性を作用させることができる。従って、アンテナ特性に与える影響を小さくすることができる。

前記無給電素子の長手方向は、前記平面視において、前記放射素子の中心及び前記放射素子の給電点を結ぶ線に沿った方向であり、前記平面視において、前記仮想線（前記軸線）が、前記無給電素子の中心よりも前記放射素子の給電点のある（位置する）側にあってもよい。

このような構成とすることにより、高いゲインを得ることができる。

前記ケーブルを前記放射素子に接続する接続端子を更に有してもよい。

このような構成とすることにより、「こじる力」のアンテナ本体への作用を防止することができ、且つ、アンテナ本体の回路や接合部分への悪影響を防止することができる。更に、取付作業が容易となる。車両の種類によってケーブルの規格が異なっていても、接続端子の種類を変更することで、仕様変更を柔軟且つ簡単に実現できる。

前記無給電素子は、前記平面視において、前記接続端子と前記放射素子との間にあってもよい。

前記ケーブルと、前記ケーブルの先端に接続されたコネクタと、を備えてもよい。

前記放射素子及び前記無給電素子が設けられ、前記放射素子と前記ケーブルとが電気的に接続される基板と、前記基板が配置されるベースと、前記ベース、前記放射素子、前記無給電素子、及び前記基板を収容する収容空間を形成するケースと、を更に備え、前記ケース、前記基板、及び前記ベースは、共締めされてもよい。

このような構成とすることにより、例えば、走行中の振動などにより生じる異音を防止することが可能になる。

５…車両
６…フロントガラス
１０、１０Ｃ…車載用アンテナ装置
１１、１１Ｃ…ブラケット
１２…傾斜面
１３…保持部
１５…先端保持部
１６…後端保持部
１８…カバー
２０、２０Ｃ…パッチアンテナ
２１、２１Ｃ…ケース
２２…ベース
２３…ネジ
２４…ピン
３０、３０Ｂ…アンテナ本体
３１…誘電体
３２…放射素子
３３…無給電素子
３４…地導体
３５…無給電素子
３６…第２の給電点
３９…第１の給電点
４０…基板
４４…放射素子
５０、５０Ｃ…配策構造
５１…接続端子
５２…ケーブル
５２ａ…接続端子
５６…コネクタ
Ｄ１…ケーブル結線方向の仮想線（軸線）
Ｄ３…長手方向の仮想線
Ｐ１…位置
Ｐ３…無給電素子の中心
Ｐ４…放射素子の中心
λ…使用周波数（通信周波数）
φ…角度

Claims (20)

1. 誘電体と、前記誘電体の一方の面上に、所定の周波数帯の電波を放射する放射素子と、前記誘電体の他方の面上に配置される地導体と、を有するアンテナ本体と、
   前記地導体の前記放射素子側とは反対側の面側に位置し、ケーブルを支持する接続端子と、
   前記地導体の前記放射素子側とは反対側の面側に対向するベースと、
   を備え、
   前記アンテナ本体の正面視において、前記放射素子の給電点の位置と、前記放射素子の幾何中心の位置とが異なり、
   前記放射素子の幾何中心と前記給電点とを結ぶ直線及び前記誘電体の厚さ方向に直交する方向に沿って前記アンテナ本体、前記接続端子及び前記ベースを見たときに、前記アンテナ本体及び前記ベースが前記接続端子の周囲を覆う、アンテナ装置。
2. 前記アンテナ本体の正面視において、前記ベースの一部が、前記放射素子の周縁部より外周側に位置する、請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記アンテナ本体は、前記誘電体の厚さ方向に沿って見たときの位置が、前記放射素子の幾何中心とは異なる、少なくとも１つの無給電素子を備える、請求項１又は２に記載のアンテナ装置。
4. 前記アンテナ本体は、前記地導体より前記放射素子側に位置する２つの前記無給電素子を備え、
   前記アンテナ本体の正面視において、２つの前記無給電素子の間に前記放射素子が位置する、請求項３に記載のアンテナ装置。
5. 前記ベースは、前記地導体及び前記接続端子と前記誘電体の厚さ方向に対向し且つ前記放射素子と平行である第１部位と、前記第１部位の端部に接続し、前記放射素子側に向かって突出する第２部位及び第３部位とを有し、
   前記第２部位と前記第３部位との間に前記接続端子が位置する、請求項１から４のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
6. 前記第２部位及び前記第３部位は、前記地導体の両端部にそれぞれ接続され、且つ、互いに平行をなす、請求項５に記載のアンテナ装置。
7. 前記第２部位及び前記第３部位は、前記第１部位と直交する、請求項６に記載のアンテナ装置。
8. 前記直線及び前記誘電体の厚さ方向と直交する方向に沿って前記アンテナ本体、前記接続端子及び前記ベースを見たときに、前記ベースが、前記ベースと前記地導体との間に空間を有している、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. 前記放射素子と電気的に接続する第１の金属部材をさらに備え、
   前記アンテナ本体の平面視において、前記第１の金属部材が、前記直線と直交し且つ前記放射素子の幾何中心を通る方向と平行に配置される、請求項１に記載のアンテナ装置。
10. 前記ケーブルの少なくとも一部が前記方向と平行をなし、且つ、前記方向と重なるように、前記ケーブルが前記接続端子に接続される、請求項９に記載のアンテナ装置。
11. 第２の金属部材をさらに備え、
    前記第２の金属部材の軸線が、前記直線と直交し且つ前記放射素子の幾何中心を通る面と平行に配置される、請求項１に記載のアンテナ装置。
12. 前記第２の金属部材は、前記放射素子の幾何中心を中心とした点対称をなす位置に一対設けられる、請求項１１に記載のアンテナ装置。
13. 前記無給電素子は、一対の短辺と一対の長辺を有する略長方形状であり、
    前記放射素子は、略平行な一対の辺を有する略矩形形状であり、
    前記無給電素子の前記長辺の長さは、前記放射素子の前記辺の長さと略同等若しくはそれ以上である、
    請求項３又は４に記載のアンテナ装置。
14. 前記アンテナ本体は、直線偏波に対応するアンテナである、請求項１に記載のアンテナ装置。
15. 車両に設けられるフロントガラスと、
    前記放射素子が前記フロントガラスと対向するように配置される請求項１から１４のいずれか一項に記載のアンテナ装置と、
    を備え、
    前記放射素子と、前記車両の鉛直方向とがなす角度が略０度となるように設けられている、車載装置。
16. 前記ベースは、前記地導体及び前記接続端子と前記厚さ方向に対向し且つ前記放射素子と平行である第１部位と、互いに前記直線と平行な方向に離れ且つ前記第１部位に接続された第２部位及び第３部位を有し、
    前記第２部位及び前記第３部位の一方が他方よりも上方に位置する、
    請求項１５に記載の車載装置。
17. 前記アンテナ本体は、Ｖ２Ｘ用の電波に対応するアンテナである、
    請求項１５又は請求項１６に記載の車載装置。
18. 請求項１から１４のいずれか一項に記載のアンテナ装置と、
    前記アンテナ装置の前記放射素子が、車両の所定方向を向く姿勢で固定されるブラケットと、を備える、
    車載装置。
19. 前記ブラケットは、保持部と、傾斜面と、を有し、
    前記保持部は、前記アンテナ装置を保持し、
    前記傾斜面は、前記車体に取り付けられる、
    請求項１８に記載の車載装置。
20. 前記アンテナ装置は、前記保持部に差し込まれて固定される、
    請求項１９に記載の車載装置。