JP4121986B2

JP4121986B2 - アンテナ装置

Info

Publication number: JP4121986B2
Application number: JP2004212817A
Authority: JP
Inventors: 浩太飯島
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2004-07-21
Filing date: 2004-07-21
Publication date: 2008-07-23
Anticipated expiration: 2024-07-21
Also published as: JP2006033689A

Description

本発明は自動車のタイヤ内に配置されて空気圧を監視したり、或いは屋外で使用するのに適したアンテナ装置に関する。

従来のアンテナ装置の図面を説明すると、図５は従来のアンテナ装置の斜視図、図６は従来のアンテナ装置の断面図であり、次に、従来のアンテナ装置の構成を図５，図６に基づいて説明すると、回路基板５１は、一面（下面）側に設けられた配線パターン５２と、他面（上面）側の全面に設けられた接地パターン５３を有し、回路基板５１の配線パターン５２には、種々の電子部品５４が搭載されて、所望の電気回路が形成されている。

金属板からなる箱形のカバー５５は、内部に空洞部５５ａを有する箱形部５５ｂと、この箱形部５５ｂの一端から上方に突出する複数の取付脚５５ｃを有し、このカバー５５は、空洞部５５内に電子部品５４を収納した状態で、取付脚５５ｃを回路基板５１の孔に貫通させ、回路基板５１から突出した取付脚５５ｃを捻って回路基板５１に取り付けられている。

アンテナ素子５６は、セラミックからなる誘電体５７と、この誘電体５７の上面に設けられたパッチ素子５８と、誘電体５７の下面に設けられたグランド層５９とで構成され、このアンテナ素子５６は、グランド層５９が回路基板５１に設けられた接地パターン５３に半田付けされて取り付けられると共に、給電部６０が誘電体５７と回路基板５１を貫通して、配線パターン５２に接続されることによって、従来のアンテナ装置が形成されている。（例えば、特許文献１参照）

このような従来のアンテナ装置は、回路基板５１と誘電体５７を必要とする上に、カバー５５の他にパッチ素子５８，及びグランド層５９を必要とし、部品点数が多くなって高価で、生産性が悪く、且つ、大型になる。
また、カバー５５は、電子部品５４を電磁シールドするものであるため、屋外に使用された場合には、防水が不十分で、電気回路が破壊される場合があった。
更に、自動車のタイヤ６１の接地面の内側に配置された場合、図６に示すように、アンテナ装置は、タイヤ回転軸に対してパッチ素子５８が中心側に位置し、カバー５５が外側になった状態で取り付けられるが、この時、電子部品５４は、回路基板５１より外側に位置するようになり、従って、タイヤ６１が回転した時、遠心力は矢印Ａ方向に働くため、電子部品５４が誤動作したり、破壊する場合があった。

特開平９−２２３９１２号公報

従来のアンテナ装置は、回路基板５１と誘電体５７を必要とする上に、カバー５５の他にパッチ素子５８，及びグランド層５９を必要とし、部品点数が多くなって高価で、生産性が悪く、且つ、大型になるという問題がある。
また、従来のアンテナ装置のカバー５５は、電子部品５４を電磁シールドするものであるため、屋外に使用された場合には、防水が不十分で、電気回路が破壊されるという問題がある。

更に、従来のアンテナ装置が自動車のタイヤ６１の接地面の内側に配置された場合、アンテナ装置は、タイヤ回転軸に対してパッチ素子５８が中心側に位置し、カバー５５が外側になった状態で取り付けられるが、この時、電子部品５４は、回路基板５１より外側に位置するようになり、従って、タイヤ６１が回転した時、遠心力は矢印Ａ方向に働くため、電子部品５４が誤動作したり、破壊する場合があるという問題がある。

そこで、本発明は部品点数が少なく、安価で、生産性が良好であると共に、通気性と防水性に好適なアンテナ装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための第１の解決手段として、一面に配線パターンが形成され、他面に接地導体が形成された誘電体基板と、この誘電体基板の一面側の前記配線パターンに搭載されて所望の電気回路を形成する電子部品と、この電子部品を覆った状態で前記誘電体基板の一面側に取り付けられ、内部に空洞部を有する箱型の放射導体とを備え、前記放射導体には、一面に配線パターンが設けられて該配線パターンにチップ状の回路部品が搭載された小基板が、前記空洞部内の位置で前記誘電体基板に対向した状態で取り付けられ、前記放射導体の給電部は、前記電気回路に接続されると共に、前記放射導体は、前記誘電体基板を挟んで前記接地導体に対向して配置され、前記空洞部が密封された状態で前記誘電体基板に取り付けられた構成とした。

また、第２の解決手段として、前記誘電体基板、又は前記放射導体には、前記空洞部が外部と連通する孔を有し、この孔は、通気性と防水性を備えた通気防水部材によって塞がれた構成とした。
また、第３の解決手段として、前記通気防水部材は、前記誘電体基板の外側に貼着されて前記孔を塞いだ構成とした。

また、第４の解決手段として、前記放射導体は、前記空洞部を設けた箱形部と、この箱形部の端部から外方に広がる裾部を有し、前記裾部が前記誘電体基板の前記一面側に取り付けられた構成とした。
また、第５の解決手段として、前記電気回路は、水晶振動子を含む前記電子部品を備えて構成された。

また、第６の解決手段として、前記小基板には、検波回路が形成され、前記給電部は、前記検波回路を介して前記電気回路に接続された構成とした。

本発明のアンテナ装置は、一面に配線パターンが形成され、他面に接地導体が形成された誘電体基板と、この誘電体基板の一面側の配線パターンに搭載されて所望の電気回路を形成する電子部品と、この電子部品を覆った状態で誘電体基板の一面側に取り付けられ、内部に空洞部を有する箱形の放射導体とを備え、放射導体の給電部は、電気回路に接続されると共に、放射導体は、誘電体基板を挟んで接地導体に対向して配置され、空洞部が密封された状態で誘電体基板に取り付けられたため、放射導体が電子部品を覆うカバーを兼ねると共に、誘電体基板が回路基板としての機能を兼ねて、部品点数が少なく、安価で、生産性が良好であると共に、電子部品を覆う空洞部は密封状態となっているため、屋外で使用された場合、空洞部内に対する防水が確実で、電気回路の破壊を防止できる。

また、誘電体基板、又は放射導体には、空洞部が外部と連通する孔を有し、この孔は、通気性と防水性を備えた通気防水部材によって塞がれたため、空洞部内に対する防水を確実にできると共に、空洞部内での結露を防止できる。

また、通気防水部材は、誘電体基板の外側に貼着されて孔を塞いだため、通気防水部材の形成が簡単にできると共に、通気防水部材が誘電体基板に確実に固着できる。

また、放射導体は、空洞部を設けた箱形部と、この箱形部の端部から外方に広がる裾部を有し、裾部が誘電体基板の一面側に取り付けられたため、裾部を有することによって、放射導体の誘電体基板への取付が確実にできると共に、空洞部の密封の容易なものが得られる。

また、電気回路は、水晶振動子を含む電子部品を備えて構成されたため、例えば、アンテナ装置が自動車のタイヤの接地面の内側に配置された場合、タイヤ回転軸に対して放射導体が中心側に位置し、誘電体基板が外側になった状態で取り付けられるが、この時、水晶振動子を含む電子部品は、誘電体基板より内側に位置するようになり、従って、タイヤが回転した時の遠心力によって、電子部品が誘電体基板方向に押されるようになり、水晶振動子を含む電子部品の誤動作や破壊が防止できる。

また、一面に配線パターンが設けられ、この配線パターンにチップ状の回路部品が搭載された小基板を備え、この小基板が空洞部内の位置で、誘電体基板に対向した状態で放射導体に取り付けられたため、電気回路を分散できて、一層小型のものが得られる。

また、小基板には、検波回路が形成され、給電部は、検波回路を介して電気回路に接続されたため、アンテナ装置を大きくすることなく対応できて、小型のものが得られる。

本発明のアンテナ装置の図面を説明すると、図１は本発明のアンテナ装置の概要の平面図、図２は本発明のアンテナ装置の概要の断面図、図３は本発明のアンテナ装置の概要に係り、水晶振動子を説明するための断面図、図４は本発明のアンテナ装置の実施例に係る断面図である。

次に、本発明のアンテナ装置の概要に係る構成を図１〜図３に基づいて説明すると、液晶ポリマ材等からなる誘電体基板１は、上下方向（厚み）方向に貫通する孔１ａを有すると共に、誘電体基板１は、一面（上面）側に設けられた配線パターン２と、他面（下面）側のほぼ全面に設けられた接地導体３を有し、この誘電体基板１の配線パターン２には、水晶振動子４ａを含む種々の電子部品４が搭載されて、検波回路や共振回路等の所望の電気回路が形成されている。

このアンテナ装置は、例えば、車両に装着されたタイヤ８の内部に取り付けられて空気圧等を検出するために使用される。
そして、アンテナ装置が車両本体側に設けられた質問器（図示せず）からの質問信号を受信すると、これによって水晶振動子４ａが励振され、その結果、水晶振動子４ａは、タイヤ８内の空気圧に対する振動数で共振する。
共振信号は、高周波信号に重畳されて質問器に向けて送信され、質問器においては、共振信号の周波数から空気圧を検出するようにしている。

更に、図３に示すように、誘電体基板１の配線パターン２に搭載された水晶振動子４ａは、基板４ｂと、この基板４ｂ上に設けられた導電路４ｃと、一端側が自由な状態で、他端側が導電路４ｃ上に導電接着材４ｄによって取り付けられた水晶片４ｅと、導電路４ｃに接続された状態で基板４ｂの下面側に導出された接続部４ｆと、水晶片４ｅを覆った状態で基板４ｂに取り付けられた絶縁性カバー４ｇを有する。

そして、このような構成を有する水晶振動子４ａは、接続部４ｆが誘電体基板１上の配線パターン２に接続、固着されると共に、水晶振動子４ａは、タイヤ８の接地面の内側に取り付けられて、タイヤ回転軸に対して水晶片４ｅが基板４ｂよりも中心側に位置している。
従って、この状態でタイヤ８が回転すると、遠心力が矢印Ａ方向に加わるが、水晶片４ｅの自由端側は、導電路４ｃ側に押し付けられるため、誤動作や破壊が発生しない。

金属板が絞り加工される等して形成され、アンテナ素子である放射導体５は、内部に空洞部５ａを有する箱形部５ｂと、この箱形部５ｂの端部から外方に広がる裾部５ｃを有し、放射導体５は、空洞部５ａ内に電子部品４を収納して、箱形部５ｂで電子部品４を覆った状態で、裾部５ｃを誘電体基板１の一面側に取り付けることによって、誘電体基板１に取り付けられている。

また、放射導体５に接続されたピン状の給電部６は、空洞部５ａ内の位置で配線パターン２に接続されると共に、誘電体基板１に取り付けられた放射導体５は、誘電体基板１を介して接地導体３に対向した状態となっており、誘電体基板１，放射導体５，接地導体３，及び給電ピン６とによってアンテナ部が形成されている。

更に、放射導体５の裾部５ｃは、誘電体基板１に接着剤によって固着されたり、或いは、誘電体基板１上に環状に設けられた導電パターン（図示せず）に半田付けされる等して取り付けられて、空洞部５ａ内が密封状態になると共に、放射導体５が電子部品４を覆うと共に電気的にシールドするカバーを兼ね、且つ、誘電体基板１が電子部品４を搭載する回路基板を兼ねている。

また、放射導体５が取り付けられた際、誘電体基板１に設けられた孔１ａは、空洞部５ａの位置にあって、この孔１ａによって空洞部５ａが外部と連通した状態になると共に、通気性と防水性を有するシート状の通気防水部材７は、例えば、ゴアテックス（登録商標）で構成され、この通気防水部材７は、誘電体基板１の外側に貼着されて、孔１ａが塞がれ、これによって、空洞部５ａが密封された状態となって、本発明のアンテナ装置が形成されている。

なお、このアンテナ装置の概要では、通気防水部材７が誘電体基板１の孔１ａを塞いだもので説明したが、孔を放射導体５に設けて、放射導体の位置で空洞部と外部を連通するようにし、通気防水部材７が放射導体５に設けた孔を塞ぐようにしても良い。

このような本発明のアンテナ装置が屋外において使用された場合、放射導体５の空洞部５ａが密封状態となっているため、防水が確実であると共に、通気防水部材７で孔１ａが塞がれているため、空洞部５ａ内の結露を防止できる。

また、本発明のアンテナ装置が自動車のタイヤ８内に配置された場合、図２、図３に示すように、アンテナ装置は、放射導体５が中心側に位置し、誘電体基板１が外側になった状態で取り付けられるが、この時、電子部品４は、誘電体基板１より内側に位置するようになり、従って、タイヤ８が回転した時、遠心力は矢印Ａ方向に働くため、電子部品４が誘電体基板１方向に押し付けられるようになって、電子部品４の誤動作や破壊が無くなる。

また、図４は本発明のアンテナ装置の実施例を示し、この実施例の構成を説明すると、絶縁板からなる小基板９の一面には、配線パターン１０が設けられると共に、この小基板９の配線パターン１０には、種々のチップ状の回路部品１１が搭載されて、検波回路が形成されている。

そして、この小基板９は、空洞部５ａ内の位置で、誘電体基板１に対向した状態で放射導体５の箱形部５ｂの上板に取り付けられると共に、小基板９に形成された電気回路は、接続部材１２によって、誘電体基板１に設けられた電気回路に接続され、また、放射導体５は、給電の位置で、小基板９に形成された電気回路に接続されている。

その他の構成は、上記概要と同様の構成を有し、同一部品に同一番号を付し、ここではその説明を省略する。

尚、この実施例では、小基板９に設けられた電気回路が誘電体基板１に設けられた電気回路と異なるもので説明したが、前記概要において誘電体基板に設けられた電気回路の一部が小基板９に分散して形成されても良い。

本発明のアンテナ装置の概要に係る平面図。本発明のアンテナ装置の概要に係る断面図。本発明のアンテナ装置の概要に係り、水晶振動子を説明するための断面図。本発明のアンテナ装置の実施例に係る断面図。従来のアンテナ装置の斜視図。従来のアンテナ装置の断面図。

符号の説明

１：誘電体基板
１ａ：孔
２：配線パターン
３：接地導体
４：電子部品
４ａ：水晶振動子
４ｂ：基板
４ｃ：導電路
４ｄ：導電接着材
４ｅ：水晶片
４ｆ：接続部
４ｇ：絶縁性カバー
５：放射導体
５ａ：空洞部
５ｂ：箱形部
５ｃ：裾部
６：給電部
７：通気防水部材
８：タイヤ
９：小基板
１０：配線パターン
１１：回路部品
１２：接続部材

Claims

一面に配線パターンが形成され、他面に接地導体が形成された誘電体基板と、この誘電体基板の一面側の前記配線パターンに搭載されて所望の電気回路を形成する電子部品と、この電子部品を覆った状態で前記誘電体基板の一面側に取り付けられ、内部に空洞部を有する箱型の放射導体とを備え、前記放射導体には、一面に配線パターンが設けられて該配線パターンにチップ状の回路部品が搭載された小基板が、前記空洞部内の位置で前記誘電体基板に対向した状態で取り付けられ、前記放射導体の給電部は、前記電気回路に接続されると共に、前記放射導体は、前記誘電体基板を挟んで前記接地導体に対向して配置され、前記空洞部が密封された状態で前記誘電体基板に取り付けられたことを特徴とするアンテナ装置。
前記誘電体基板、又は前記放射導体には、前記空洞部が外部と連通する孔を有し、この孔は、通気性と防水性を備えた通気防水部材によって塞がれたことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
前記通気防水部材は、前記誘電体基板の外側に貼着されて前記孔を塞いだことを特徴とする請求項２記載のアンテナ装置。
前記放射導体は、前記空洞部を設けた箱形部と、この箱形部の端部から外方に広がる裾部を有し、前記裾部が前記誘電体基板の前記一面側に取り付けられたことを特徴とする請求項１から３の何れかに記載のアンテナ装置。
前記電気回路は、水晶振動子を含む前記電子部品を備えて構成されたことを特徴とする請求項１から４の何れかに記載のアンテナ装置。
前記小基板には、検波回路が形成され、前記給電部は、前記検波回路を介して前記電気回路に接続されたことを特徴とする請求項１から5の何れかに記載のアンテナ装置。