JP4055734B2 - 車載アンテナ装置および車載アンテナ装置の搭載方法 - Google Patents

Description

本発明は、板状アンテナまたは線状アンテナからなるアンテナを備えた車載アンテナ装置および少なくとも下面部が車両の後方側から前方側へ向かって下方へ傾斜する形状に形成されてなるインストルメントパネルの下方に前記車載アンテナ装置を搭載する方法に関する。

従来より、例えば変形伝送線路型アンテナからなる板状アンテナを備えたアンテナ装置が供されている（例えば特許文献１参照）。
特開２００２−２９０１３８号公報

ところで、板状アンテナとしては上記した変形伝送線路型アンテナの他に逆Ｆアンテナや逆Ｌアンテナなども存在するが、この種の板状アンテナでは、その高さを低くするほどアンテナ単体の利得性能が減少すると共に、その搭載位置を低くするほど搭載時の利得性能が減少する性質を有している。その一方で、近年では、運転の妨げにならないなどの理由からインストルメントパネルの下方に車載アンテナ装置を搭載する構成が考えられている。

しかしながら、インストルメントパネルの下方に板状アンテナを備えた車載アンテナ装置を搭載する構成では、インストルメントパネルの下面部の形状が車両の後方側から前方側へ向かって下方へ傾斜しているのが一般的であるという事情から、その高さを低くしたり、その搭載位置を低くしたりする必要があり、そうなると、上記した理由によりアンテナ単体の利得性能や搭載時の利得性能が減少するという問題がある。

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、インストルメントパネルの下方に搭載可能にしながらも、アンテナ単体の利得性能や搭載時の利得性能が減少することを未然に回避することができる車載アンテナ装置および車載アンテナ装置の搭載方法を提供することにある。

請求項１に記載した発明によれば、板状アンテナまたは線状アンテナからなるアンテナを、グランド板に対して垂直な部分である立上がり部、立上がり部から略垂直に折り曲げられ、グランド板に対して略平行な水平部を有して同軸ケーブルに接続されており、水平部は立上がり部から見て車両の前方側に向かって延出しており、その先端側は、折り返し構造によって下方へ傾斜する形状とした。そして、その少なくとも先端側を、アンテナの傾斜された先端側にあってグランド板に最も近い位置で対向する面とグランド板との間のインピーダンスをＺ、アンテナが送信または受信する電波の周波数をｆ、アンテナの傾斜された先端側にあってグランド板に最も近い位置で対向する面とグランド板との間の静電容量をＣ、誘電率をε、アンテナの傾斜された先端側にあってグランド板に最も近い位置で対向する面の面積をＳ、アンテナの傾斜された先端側にあってグランド板に最も近い位置で対向する面とグランド板との間の距離をｄ、アンテナが送信または受信する電波がアンテナと同軸ケーブルを流れる場合のインピーダンスをＺ０とした場合に、
Ｚ＝１／（ω・Ｃ）＝１／（２πｆ・Ｃ）＞Ｚ０
Ｃ＝ε・Ｓ／ｄ
の関係を満たすように、車両の後方側から前方側へ向かって下方へ傾斜する形状に形成されてなるインストルメントパネルの下面部の形状に沿うように一方側から他方側へ向かって下方へ傾斜する形状に形成し、インピーダンスＺ０を５０Ωとしたので、その傾斜された先端側を車両の前方側に配置するように車載アンテナ装置を搭載することにより、アンテナの高さを低くすることなく、また、アンテナの搭載位置を低くすることなく、インストルメントパネルの下方に車載アンテナ装置を搭載することができる。これにより、インストルメントパネルの下方に搭載可能にしながらも、アンテナ単体の利得性能や搭載時の利得性能が減少することを未然に回避することができる。

すなわち、本発明によれば、アンテナ性能に影響を及ぼさない先端側を、一方側から他方側へ向かって下方へ傾斜する形状に形成することにより、アンテナの高さを低くすることなく、また、アンテナの搭載位置を低くすることなく、インストルメントパネルの下方に車載アンテナ装置を搭載することができる。また、上記した関係を満たすことにより、アンテナの傾斜された先端側とグランド板との間で容量結合が発生してアンテナからグランド板へ漏れ電流が流れることを未然に回避することができ、アンテナ性能が低下することを未然に回避することができ、アンテナ性能を適切に確保することができる。

請求項２に記載した発明によれば、アンテナを覆うカバーの少なくとも先端側も、インストルメントパネルの下面部の形状に沿うように一方側から他方側へ向かって下方へ傾斜する形状に形成したので、アンテナをカバーにより機械的に保護すると共に他の導体から電気的に絶縁した状態で、アンテナの高さを低くすることなく、また、アンテナの搭載位置を低くすることなく、インストルメントパネルの下方に車載アンテナ装置を搭載することができる。

請求項３に記載した発明は、少なくとも下面部が車両の後方側から前方側へ向かって下方へ傾斜する形状に形成されてなるインストルメントパネルの下方に、板状アンテナまたは線状アンテナからなるアンテナを備えた車載アンテナ装置を搭載する方法であって、
前記アンテナはグランド板に対して垂直な部分である立上がり部、立上がり部から略垂直に折り曲げられ、グランド板に対して略平行な水平部を有して同軸ケーブルに接続されており、
前記水平部は前記立上がり部から見て車両の前方側に向かって延出しており、その先端側は、折り返し構造によって下方へ傾斜する形状になっており、
前記アンテナの傾斜された先端側にあってグランド板に最も近い位置で対向する面とグランド板との間のインピーダンスをＺ、前記アンテナが送信または受信する電波の周波数をｆ、前記アンテナの傾斜された先端側にあってグランド板に最も近い位置で対向する面とグランド板との間の静電容量をＣ、誘電率をε、前記アンテナの傾斜された先端側にあってグランド板に最も近い位置で対向する面の面積をＳ、前記アンテナの傾斜された先端側にあってグランド板に最も近い位置で対向する面とグランド板との間の距離をｄ、前記アンテナが前記送信または受信する電波が前記アンテナと前記同軸ケーブルを流れる場合のインピーダンスをＺ０とした場合に、
Ｚ＝１／（ω・Ｃ）＝１／（２πｆ・Ｃ）＞Ｚ０
Ｃ＝ε・Ｓ／ｄ
の関係を満たすように、前記アンテナの少なくとも先端側をインストルメントパネルの下面部の形状に沿うように一方側から他方側へ向かって下方へ傾斜する形状に形成し、その傾斜された先端側を車両の前方側に配置するように車載アンテナ装置を搭載し、
前記インピーダンスＺ０は５０Ωであることを特徴とする。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について、図１および図２を参照して説明する。図１は、車載アンテナ装置において、本発明の要部を示している。車載アンテナ装置１は、変形伝送線路型アンテナである変形折返しモノポールアンテナ２（本発明でいう板状アンテナ）がグランド板３に搭載されており、変形折返しモノポールアンテナ２とグランド板３とがカバー４により上方から覆われるように構成されている。この場合、カバー４は、変形折返しモノポールアンテナ２およびグランド板３を機械的に保護すると共に他の導体から電気的に絶縁するためのものである。

変形折返しモノポールアンテナ２は、１本のエレメントからなり、略平行な２本の辺部５，６を有するように折返し構造７がエレメントの略中間点に形成されている。２本の辺部５，６の各々は、その途中部位で折曲げ構造８，９により略直角に曲げられており、グランド板３に対して略平行な部分が水平部１０，１１とされていると共に、グランド板３に対して垂直な部分（立上っている部分）が立上り部１２，１３とされている。また、変形折返しモノポールアンテナ２は、そのエレメントの一端側２ａが幅広に形成されてグランド板３に対して接するようにネジ１４によりグランド板３の上面部３ａにネジ止めされていると共に、そのエレメントの他端側２ｂがグランド板３の上面部３ａに対して接しないように所定間隔を存して配置されている（グランド板３から浮いている）。

この場合、変形折返しモノポールアンテナ２は、例えば「８００ＭＨｚ」帯域の電波を送受信するための移動電話用アンテナであれば、エレメントの一端側２ａから折返し構造７の中央部までの長さと、折返し構造７の中央部からエレメントの他端側２ｂまでの長さとは、それぞれ「８００ＭＨｚ」帯域の電波の波長に「１／４」を乗じた長さに構成されている。つまり、変形折返しダイポールアンテナ２は、エレメントの全長が「８００ＭＨｚ」帯域の電波の波長に「１／２」を乗じた長さに構成されている。そして、同軸ケーブル１５は、その内側導体１５ａがグランド板３に対して接していないエレメントの他端側２ｂに接続されていると共に、その外側導体１５ｂがグランド板３の上面部３ａに接続されている。

ここで、変形折返しモノポールアンテナ２の先端側１６（本発明でいうアンテナの先端側）の形状について説明する。図２にも示すように、変形折返しモノポールアンテナ２の先端側１６、つまり、折返し構造７にあって略平行な２本の辺部５，６とは反対側（図１中左側）は、インストルメントパネル１７の下面部１７ａが車両の後方側から前方側（図１中右側から左側）へ向かって下方へ傾斜する形状に形成されていることに伴って、一方側から他方側（図１中右側から左側）へ向かって傾斜する形状に形成されており、その傾斜角度は、インストルメントパネル１７の下面部１７ａの形状に沿っている。

この場合、変形折返しモノポールアンテナ２の先端側１６は、グランド板３に対向する面１６ａが形成されるように成形されており、そのグランド板３に対向する面１６ａとグランド板３との間のインピーダンスをＺ、変形折返しモノポールアンテナ２が送信または受信する電波の周波数をｆ、そのグランド板３に対向する面１６ａとグランド板３との間の静電容量をＣ、誘電率をε、そのグランド板３に対向する面１６ａの面積をＳ、そのグランド板３に対向する面１６ａとグランド板３との間の距離をｄ、所定のインピーダンスをＺ０とすると、
Ｚ＝１／（ω・Ｃ）＝１／（２πｆ・Ｃ）＞Ｚ０ … （１）
Ｃ＝ε・Ｓ／ｄ … （２）
の関係を満たすように傾斜されている。

上記した（１）式，（２）式では、変形折返しモノポールアンテナ２が送信または受信する電波の周波数ｆ（例えば「８００ＭＨｚ」），誘電率ε，グランド板３に対向する面１６ａの面積Ｓ，所定のインピーダンスＺ０（例えば「５０Ω」）については、予め設定したり計算したりすることが可能であるので、それら設定されたり計算されたりした変数を代入することにより、グランド板３に対向する面１６ａとグランド板３との間の距離ｄを算出することができる。

すなわち、グランド板３に対向する面１６ａとグランド板３との間の距離ｄを、上記した関係を満たす値に確保することにより、先端側１６にあってグランド板３に対向する面１６ａとグランド板３との間で容量結合が発生して変形折返しモノポールアンテナ２からグランド板３へ漏れ電流が流れることを未然に回避することができる。

そして、上記した構成では、例えば樹脂を材料としてなるカバー４の先端側１８（本発明でいうカバーの先端側）も、上記した変形折返しモノポールアンテナ２の先端側１６と同様にして、インストルメントパネル１７の下面部１７ａが車両の後方側から前方側へ向かって下方へ傾斜する形状に形成されていることに伴って、一方側から他方側へ向かって傾斜する形状に形成されている。

以上に説明したように第１の実施形態によれば、車載アンテナ装置１において、変形折返しモノポールアンテナ２の先端側１６を、インストルメントパネル１７の下面部１７ａの形状に沿うように一方側から他方側へ向かって下方へ傾斜する形状に形成したので、その傾斜された先端側１６を車両の前方側に配置するように車載アンテナ装置１を搭載することにより、変形折返しモノポールアンテナ２の高さを低くすることなく、また、変形折返しモノポールアンテナ２の搭載位置を低くすることなく、インストルメントパネル１７の下方に車載アンテナ装置１を搭載することができる。これにより、インストルメントパネルの下方に搭載可能にしながらも、アンテナ単体の利得性能や搭載時の利得性能が減少することを未然に回避することができる。

また、この場合、形折返しモノポールアンテナ２を覆うカバー４の先端側１８も、インストルメントパネル１７の下面部１７ａに沿うように一方側から他方側へ向かって下方へ傾斜する形状に形成したので、変形折返しモノポールアンテナ２をカバー４により機械的に保護すると共に他の導体から電気的に絶縁した状態で、変形折返しモノポールアンテナの高さを低くすることなく、また、変形折返しモノポールアンテナ２の搭載位置を低くすることなく、インストルメントパネル１７の下方に車載アンテナ装置１を搭載することができる。

さらに、この場合、変形折返しモノポールアンテナ２の先端側１６を、上記した（１）式，（２）式の関係を満たすように傾斜する形状に形成したので、変形折返しモノポールアンテナ２の先端側１６とグランド板３との間で容量結合が発生して変形折返しモノポールアンテナ２からグランド板３へ漏れ電流が流れることを未然に回避することができ、アンテナ性能が低下することを未然に回避することができ、アンテナ性能を適切に確保することができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について、図３を参照して説明する。尚、上記した第１の実施形態と同一部分については説明を省略し、異なる部分について説明する。この第２の実施形態は、２本の変形折返しモノポールアンテナがグランド板３に並んで配設されていることを特徴とする。

すなわち、車載アンテナ装置２１は、変形折返しモノポールアンテナ２２，２３がグランド板３に搭載されており、変形折返しモノポールアンテナ２２，２３とグランド板３とがカバー４により上方から覆われるように構成されている。変形折返しモノポールアンテナ２２は、第１の実施形態で説明した変形折返しモノポールアンテナ２と同一の形状に構成されており、一方、変形折返しモノポールアンテナ２３は、第１の実施形態で説明した変形折返しモノポールアンテナ２にあって長手方向の左右が交替された（入替えられた）形状に構成されている。そして、これら変形折返しモノポールアンテナ２２，２３の先端側２４，２５も、第１の実施形態で説明した変形折返しモノポールアンテナ２の先端部と同様にして、インストルメントパネル１７の下面部１７ａが車両の後方側から前方側へ向かって下方へ傾斜する形状に形成されていることに伴って、一方側から他方側（図３中右側から左側）へ向かって傾斜する形状に形成されている。

尚、この第２の実施形態では、変形折返しモノポールアンテナ２２，２３の各々のエレメントが同一の長さに構成されていれば、ダイバーシチ受信を実現することができ、一方、変形折返しモノポールアンテナ２２，２３の各々のエレメントが互いに異なる長さに構成されていれば、周波数帯域が互いに異なる多周波に対応する多周波共用アンテナを実現することができる。

以上に説明したように第２の実施形態によれば、車載アンテナ装置２１において、変形折返しモノポールアンテナ２２，２３の先端側２４，２５を、インストルメントパネル１７の下面部１７ａの形状に沿うように一方側から他方側へ向かって下方へ傾斜する形状に形成したので、その傾斜された先端側２４，２５を車両の前方側に配置するように車載アンテナ装置２１を搭載することにより、上記した第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができ、つまり、変形折返しモノポールアンテナ２２，２３の高さを低くすることなく、また、変形折返しモノポールアンテナ２２，２３の搭載位置を低くすることなく、インストルメントパネル１７の下方に車載アンテナ装置２１を搭載することができる。また、この第２の実施形態では、ダイバーシチ受信や多周波共用アンテナを実現することができる。

（その他の実施形態）
本発明は、上記した実施形態にのみ限定されるものではなく、以下のように変形または拡張することができる。

板状アンテナとして変形折返しモノポールアンテナが採用される構成に限らず、逆Ｆアンテナや逆Ｌアンテナなどの他の板状アンテナが採用される構成であっても良く、また、これらの板状アンテナが採用される構成に限らず、線状アンテナが採用される構成であっても良い。また、例えば「１．５ＧＨｚ」帯域や「２ＧＨｚ」帯域の電波を送受信するための移動電話用アンテナが採用される構成であっても良いし、これらの移動電話用アンテナが採用される構成に限らず、無線ＬＡＮ用アンテナや近距離無線通信用アンテナが採用される構成であっても良い。

アンテナは、その先端側が直線形状に傾斜されている形状に限らず、その先端側が曲線形状（カーブ形状）に傾斜されている形状であっても良い。また、アンテナにあって先端側のみが傾斜されている形状に限らず、アンテナにあってグランド板に対して略平行な部分（水平部）が全体的に傾斜されている形状であっても良い。

本発明の第１の実施形態を概略的に示す斜視図 変形折返しモノポールアンテナの先端側を示す平面図（ａ）、正面図（ｂ）および側面図（ｃ） 本発明の第２の実施形態を概略的に示す斜視図

符号の説明

図面中、１は車載アンテナ装置、２は変形折返しモノポールアンテナ（板状アンテナ）、３はグランド板、４はカバー、１６は変形折返しモノポールアンテナの先端側（アンテナの先端側）、１７はインストルメントパネル、１７ａは下面部、１８はカバーの先端側
、２１は車載アンテナ装置、２２，２３は変形折返しモノポールアンテナ（板状アンテナ）、２４，２５は変形折返しモノポールアンテナの先端側（アンテナの先端側）である。

Claims (3)

1. 板状アンテナまたは線状アンテナからなるアンテナを備え、少なくとも下面部が車両の後方側から前方側へ向かって下方へ傾斜する形状に形成されてなるインストルメントパネルの下方に搭載される車載アンテナ装置であって、
   前記アンテナはグランド板に対して垂直な部分である立上がり部、立上がり部から略垂直に折り曲げられ、グランド板に対して略平行な水平部を有して同軸ケーブルに接続されており、
   前記水平部は前記立上がり部から見て車両の前方側に向かって延出しており、その先端側は、折り返し構造によって下方へ傾斜する形状になっており、
   前記アンテナの傾斜された先端側にあってグランド板に最も近い位置で対向する面とグランド板との間のインピーダンスをＺ、前記アンテナが送信または受信する電波の周波数をｆ、前記アンテナの傾斜された先端側にあってグランド板に最も近い位置で対向する面とグランド板との間の静電容量をＣ、誘電率をε、前記アンテナの傾斜された先端側にあってグランド板に最も近い位置で対向する面の面積をＳ、前記アンテナの傾斜された先端側にあってグランド板に最も近い位置で対向する面とグランド板との間の距離をｄ、前記アンテナが送信または受信する電波が前記アンテナと前記同軸ケーブルを流れる場合のインピーダンスをＺ０とした場合に、前記アンテナは、
   Ｚ＝１／（ω・Ｃ）＝１／（２πｆ・Ｃ）＞Ｚ０
   Ｃ＝ε・Ｓ／ｄ
   の関係を満たすように、少なくとも先端側がインストルメントパネルの下面部の形状に沿うように一方側から他方側へ向かって下方へ傾斜する形状に形成され、
   前記インピーダンスＺ０は５０Ωであることを特徴とする車載アンテナ装置。
2. 請求項１に記載した車載アンテナ装置において、
   前記アンテナを覆うカバーを備え、
   前記カバーも、少なくとも先端側がインストルメントパネルの下面部の形状に沿うように一方側から他方側へ向かって下方へ傾斜する形状に形成されていることを特徴とする車載アンテナ装置。
3. 少なくとも下面部が車両の後方側から前方側へ向かって下方へ傾斜する形状に形成されてなるインストルメントパネルの下方に、板状アンテナまたは線状アンテナからなるアンテナを備えた車載アンテナ装置を搭載する方法であって、
   前記アンテナはグランド板に対して垂直な部分である立上がり部、立上がり部から略垂直に折り曲げられ、グランド板に対して略平行な水平部を有して同軸ケーブルに接続されており、
   前記水平部は前記立上がり部から見て車両の前方側に向かって延出しており、その先端側は、折り返し構造によって下方へ傾斜する形状になっており、
   前記アンテナの傾斜された先端側にあってグランド板に最も近い位置で対向する面とグランド板との間のインピーダンスをＺ、前記アンテナが送信または受信する電波の周波数をｆ、前記アンテナの傾斜された先端側にあってグランド板に最も近い位置で対向する面とグランド板との間の静電容量をＣ、誘電率をε、前記アンテナの傾斜された先端側にあってグランド板に最も近い位置で対向する面の面積をＳ、前記アンテナの傾斜された先端側にあってグランド板に最も近い位置で対向する面とグランド板との間の距離をｄ、前記アンテナが前記送信または受信する電波が前記アンテナと前記同軸ケーブルを流れる場合のインピーダンスをＺ０とした場合に、
   Ｚ＝１／（ω・Ｃ）＝１／（２πｆ・Ｃ）＞Ｚ０
   Ｃ＝ε・Ｓ／ｄ
   の関係を満たすように、前記アンテナの少なくとも先端側をインストルメントパネルの下面部の形状に沿うように一方側から他方側へ向かって下方へ傾斜する形状に形成し、その傾斜された先端側を車両の前方側に配置するように車載アンテナ装置を搭載し、
   前記インピーダンスＺ０は５０Ωであることを特徴とする車載アンテナ装置の搭載方法。

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