JP4600695B2 - 複合アンテナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、複合アンテナ装置に関する。

この技術分野において周知のように、現在、自動車等の車両には種々のアンテナが搭載される。例えば、そのようなアンテナとしては、ＳＤＡＲＳ（衛星デジタルラジオサービス）用アンテナ、ＧＰＳ（全地球測位システム）用アンテナや、無線電話用アンテナ、ＡＭ／ＦＭラジオ用アンテナ等がある。

ＳＤＡＲＳ（Satellite Digital Audio Radio Service）とは、米国における衛星（以下、「ＳＤＡＲＳ衛星」と呼ぶ）を使用したデジタル放送によるサービスである。すなわち、米国においては、ＳＤＡＲＳ衛星からの衛星波または地上波を受信して、デジタルラジオ放送を聴取可能にしたデジタルラジオ受信機が開発され、実用化されている。現在、米国では、ＸＭとシリウスという２つの放送局が計２５０チャネル以上のラジオ番組を全国に提供している。このデジタルラジオ受信機は、一般には、自動車等の移動体に搭載され、周波数が約２．３ＧＨｚ帯の電波を受信してラジオ放送を聴取することが可能である。すなわち、デジタルラジオ受信機は、モバイル放送を聴取することが可能なラジオ受信機である。受信電波の周波数が約２．３ＧＨｚ帯なので、そのときの受信波長（共振波長）λは約１２８．３ｍｍである。尚、地上波は、衛星波を一旦、地球局で受信した後、周波数を若干シフトし、直線偏波の電波で再送信したものである。すなわち、衛星波は円偏波の電波であるのに対して、地上波は直線偏波の電波である。

ＸＭ衛星ラジオ用アンテナ装置は、静止衛星２基より円偏波の電波を受信し、不感地帯では地上直線偏波設備により直線偏波の電波を受信する。一方、シリウス衛星ラジオ用アンテナ装置は、周回衛星３基（シンクロ型）より円偏波の電波を受信し、不感地帯では地上直線偏波設備により直線偏波の電波を受信する。

このようにデジタルラジオ放送では、約２．３ＧＨｚ帯の周波数の電波が使用されるので、その電波を受信するアンテナ装置は、室外に設置される場合が多い。従って、デジタルラジオ受信機を自動車等の移動体に搭載するには、そのアンテナ装置を移動体の屋根等の車室外に取り付けられる。

円偏波の電波を受信するためのＳＤＡＲＳ用アンテナとしては、パッチアンテナのような平面型アンテナや、ヘリカルアンテナのような円筒型アンテナが使用される。一般的には、円筒型アンテナが平面型アンテナよりも使用される。その理由は、広い指向性がアンテナを円筒型に形成することによって達成されるからである。

次に、円筒型アンテナの一つであるヘリカルアンテナについて説明する（例えば、特許文献１参照）。ヘリカルアンテナは、円筒状部材の周りに少なくとも１本の導線をヘリックス状（螺旋状）に巻いた構造をしており、上述した円偏波の電波を効率良く受信することができる。したがって、ヘリカルアンテナは、専ら衛星波を受信するために使用される。円筒状部材の材料としてはプラスチックなどの絶縁材料が使用される。また、導線の本数としては、受信感度を向上させるために、例えば、４本等のように複数本が使用されるのが一般的である。

尚、円筒状部材に複数本の導線をヘリックス状に巻くのは実際には非常に困難である。その為、可撓性の絶縁フィルム部材の一面上に複数本の導線から成るアンテナパターンを印刷したもの（以下「アンテナパターン付き絶縁フィルム部材」と呼ぶ）を作製し、そのアンテナパターン付き絶縁フィルム部材を円筒状部材に巻きつけるようにしたヘリカルアンテナも提案されている（例えば、特許文献２参照）。

尚、円筒状部材に複数本の導線をヘリックス状（螺旋状）に巻いた構造のヘリカルアンテナの場合、そのヘリカルアンテナの複数本のヘリックス導線で受信された複数の衛星波（円偏波の電波）は、移位器によってそれらの位相をシフトすることにより互いに位相を一致させて（調整して）合成された後、低雑音増幅器（ＬＮＡ）によって増幅され、受信機本体へ送られる。

また、可撓性の絶縁フィルム部材の一面上に、４本の導体から成るアンテナパターンと、このアンテナパターンと電気的に接続されたフェーズシフタパターンとを形成したもの（以下「アンテナ／フェーズシフタパターン付き絶縁フィルム部材」と呼ぶ）も提案されている（例えば、特許文献３参照）。

一方、無線電話帯、ＦＭラジオ帯、ＡＭラジオ帯を受信可能な３波共用アンテナとして、ロッドアンテナ（バーアンテナ）が知られている。とにかく、無線電話用アンテナやＡＭ／ＦＭラジオ用アンテナとしてはバーアンテナが使用される。バーアンテナは金属体やグラスファイバ棒へ巻き線した物などから成る。

更に、衛星通信と地上通信のいずれをも利用することができる複合アンテナも提案されている。例えば、特許文献４は、円偏波アンテナを構成する誘電体円筒内部の略中心軸上にモノポールアンテナを配置してなる、共用アンテナを開示している。また、特許文献５は、円筒状誘電体の側面に４本の導体が巻き付けられ、その４本の導体に位相が順次９０°ずつ異なるように高周波電力を給電する給電回路が接続された４線ヘリカルアンテナと、円筒状誘電体のほぼ中心軸上に設けられるモノポールアンテナとからなる複合アンテナを開示している。

一方、ＧＰＳ（Global Positioning System）は、人工衛星を用いた衛星測位システムである。ＧＰＳは、地球を周回している２４基の人工衛星（以下、「ＧＰＳ衛星」と呼ぶ）のうちの４基のＧＰＳ衛星からの電波（ＧＰＳ信号）を受信し、この受信した電波から移動体とＧＰＳ衛星との位置関係および時間誤差を測定して三角測量の原理に基づいて、移動体の地図上における位置や高度を高精度で算出することを可能としたものである。

ＧＰＳは、近年では、走行する自動車の位置を検出するカーナビゲーションシステム等に利用され、広く普及している。カーナビゲーション装置は、このＧＰＳ信号を受信するためのＧＰＳ用アンテナと、このＧＰＳ用アンテナが受信したＧＰＳ信号を処理して車両の現在位置を検出する処理装置と、この処理装置で検出された位置を地図上に表示するための表示装置等から構成される。ＧＰＳ用アンテナとしては、パッチアンテナのような平面アンテナが使用される。

前述した携帯無線電話帯、ＦＭラジオ帯、ＡＭラジオ帯を受信可能な３波共用アンテナ（バーアンテナ）の他に、ＳＤＡＲＳ用アンテナやＧＰＳ用アンテナ等の平面アンテナをアンテナベースの主面上に搭載した複合アンテナ装置も提案されている（例えば、特許文献６参照）。

特開２００１−３３９２２７号公報 特開２００１−３５８５２５号公報 特開２００６−２５４０４９号公報 特開平１０−２９０１１５号公報 特開２００２−３１４３１２号公報 特開２００８−６１１７５号公報

上述したように、上記特許文献４や特許文献５では、ヘリカルアンテナとモノポールアンテナとの、２つのアンテナ素子からなる複合アンテナ装置を開示している。このような構造の複合アンテナ装置においては、これら２つのアンテナ素子をロッド部分に収容し、低雑音増幅器（ＬＮＡ）回路等の電子回路を搭載した回路基板をベース部分に収容して、ロッド部分とベース部分との間を機械的かつ電気的（信号伝達可能）に接続する必要がある。

しかしながら、上記特許文献４や特許文献５は、ロッド部分とベース部分とをどのように機械的かつ電気的（信号伝達可能）に接続するかについては何ら開示せず、示唆する記載もない。

また、このようにロッド部分とベース部分とからなる複合アンテナ装置の場合、上述したように、それらの間で信号を伝達させる必要がある。その場合、通常、次の方法が採用される。すなわち、ヘリカルアンテナ（第１のアンテナ素子）で受信した第１の受信信号とモノポールアンテナ（第２のアンテナ素子）で受信した第２の受信信号とを結合器（カプラ）で結合し、その結合した信号を１系統の伝達経路を介して信号伝達し、結合した信号を回路基板上に搭載された信号分離器でもとの２つの信号に分離する。しかしながら、このような信号伝達方法では、分配損失（結合／分離損失）が発生してしまう。その結果、複合アンテナ装置の各アンテナ素子での受信感度が劣化するという問題がある。

一方、上記特許文献６に記載された複合アンテナ装置では、２つの平面アンテナをアンテナベースの主面上に搭載しているので、それ２つの平面アンテナが互いに近づくと、指向性で干渉するという問題がある。それを解決するために、２つの平面アンテナ間の距離を離すと、干渉は低減されるが、複合アンテナ装置のサイズが大きくなってしまうという問題ある。

したがって、本発明の課題は、ロッド部分とベース部分とを容易に機械的かつ電気的（信号伝達可能）に接続するのを可能にした複合アンテナ装置を提供することにある。

本発明の他の課題は、ロッド部分をベース部分に対して、容易に、取り付け、取り外しが可能な、複合アンテナ装置を提供することにある。

本発明の更に他の課題は、分配損失が無く、ロッド部分とベース部分との間で信号伝達を可能とし、各アンテナ素子での受信感度を向上させることができる複合アンテナ装置を提供することにある。

本発明のもっと他の課題は、アンテナ素子間の干渉を無くすことができ、かつ小型化できる、複合アンテナ装置を提供することにある。

本発明によれば、筒状のヘリカルアンテナ（２０）から構成された第１のアンテナ素子（２０）と、筒状のヘリカルアンテナの中央部を貫通して設けられたバーアンテナ（３０）から構成された第２のアンテナ素子（３０）と、第１および前記第２のアンテナ素子を収容し、基部（４２）で下端が開口した凹部（４２ａ）を有するロッド部分（４０）と、電子回路を搭載した回路基板（５０；５０Ａ）と、この回路基板を収容し、凹部内へ突出して設けられた凸部（６２）を有するベース部分（６０；６０Ａ）と、ロッド部分（４０）の基部（４２）に設けられ、ロッド部分の凹部へ突出した雄型同軸コネクタ部分（７２）と、ベース部分（６０；６０Ａ）の凸部に設けられ、雄型同軸コネクタ部分と嵌合される雌型同軸コネクタ部分（７４）と、から構成された同軸コネクタ（７０）と、を備え、雄型同軸コネクタ部分（７２）は、ロッド部分（４０）の中心線と同心で、かつ第１のアンテナ素子（２０）で受信された第１の受信信号を伝達するためのロッド側信号伝達部材（７２２）と、このロッド側信号伝達部材の外周面を覆い、第２のアンテナ素子（３０）で受信された第２の受信信号を伝達するためのロッド側外部導体（７２４）とから構成され、雌型同軸コネクタ部分（７４）は、ロッド側信号伝達部材と電気的に接続されて、ロッド側信号伝達部材を伝達されて来た第１の受信信号を回路基板側へ伝達するためのベース側信号伝達部材（７４２）と、このベース側信号伝達部材の外周面を覆い、ロッド側外部導体を伝達されて来た第２の受信信号を回路基板側へ伝達するためのベース側外部導体（７４４）とから構成され、これによって、上記同軸コネクタは、ロッド部分の基部（４２）で、ロッド部分とベース部分との間を機械的に接続すると共に、第１及び第２のアンテナ素子で受信された第１及び第２の受信信号を回路基板側へ信号伝達可能に接続することを特徴とする複合アンテナ装置（１０；１０Ａ）が得られる。

上記本発明の複合アンテナ装置（１０；１０Ａ）は、車体のルーフ（１００）に固着されてよい。同軸コネクタは、ロッド部分（４０）をベース部分（６０；６０Ａ）に対して着脱自在なスクリュー型同軸コネクタ（７０）から構成されることが好ましい。この場合、雄型同軸コネクタ部分（７２）は、ロッド側外部導体（７２４）の外周面に雄ネジが切られた雄型螺合部（７２４−１）を有し、雌型同軸コネクタ部分（７４）は、ベース側外側導体（７４４）の内周面に前記雄ネジと螺合される雌ネジが切られた雌型螺合部（７４４−１）を有する。

また、上記本発明の複合アンテナ装置（１０；１０Ａ）において、バーアンテナ（３０）は、ＡＭ／ＦＭラジオ帯の電波を受信するためのものであってよく、ヘリカルアンテナ（３０）は、ＳＤＡＲＳ衛星からの電波を受信するＳＤＡＲＳ用アンテナであってよい。ベース部分（６０）は、カバー部（６４）とベース部（６６）とから構成されてよい。この場合、回路基板（５０）は、ベース部の主面上に垂直にかつ平行に配置された第１及び第２の基板（５１、５２）から構成されてよく、第１の基板はベース側信号伝達部材（７４２）と電気的に接続され、第２の基板はベース側外部導体（７４４）と電気的に接続されてよい。

さらに、上記本発明の複合アンテナ装置（１０Ａ）において、回路基板（５０Ａ）上に搭載された第３のアンテナ素子（９０）を更に有してもよい。第３のアンテナ素子は、平面アンテナからなってよい。平面アンテナは、板金パッチアンテナから構成されることが好ましい。平面アンテナは、ＧＰＳ衛星からの電波を受信するＧＰＳ用アンテナであってよい。

尚、上記括弧内の符号は、本発明の理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、これらに限定されないのは勿論である。

本発明では、ロッド部分の基部で、ロッド部分とベース部分とを同軸コネクタにより接続しているので、ロッド部分とベース部分とを容易に機械的かつ電気的（信号伝達可能）に接続することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１乃至図３を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る複合アンテナ装置１０について説明する。図１は複合アンテナ装置１０を、車体に固着した状態で示す右側面図である。図２は複合アンテナ装置１０の左側面部分断面図であり、図３は複合アンテナ装置１０の正面部分断面図である。図１乃至図３において、後述するロッド部分４０が延在する長手方向（高さ方向）をＺ軸方向で表し、左右方向（幅方向）をＹ軸方向で表し、Ｚ軸方向とＹ軸方向とに直交する方向（前後方向、奥行き方向）をＸ軸方向で表している。

図１に示されるように、図示の複合アンテナ装置１０は、車体のルーフ１００の後縁部やクォーターパネルに固着手段１０２によって取り付けられる。

複合アンテナ装置１０は、第１のアンテナ素子２０と、第２のアンテナ素子３０と、第１及び第２のアンテナ素子２０、３０を収容する中空のロッド部分４０と、電子回路を搭載した回路基板５０と、この回路基板５０を収容するベース部分６０とを備える。ロッド部分４０は可撓性のある材料で構成されている。

ロッド部分４０とベース部分６０とは、ロッド部分４０の基部４２で、後述するように、同軸コネクタ７０によって機械的に接続されている。この同軸コネクタ７０は、後述するように、第１及び第２のアンテナ素子でそれぞれ受信された第１及び第２の受信信号を、回路基板５０側へ信号伝達可能に接続する役目をも持っている。このように、ロッド部分４０とベース部分６０との間の接続に同軸コネクタ７０を採用しているので、ロッド部分４０とベース部分６０とを容易に機械的かつ電気的（信号伝達可能）に接続するのを可能にしている。

同軸コネクタ７０は、ロッド部分４０の基部４２に設けられた第１の同軸接続部分７２と、ベース部分６０に設けられ、第１の同軸接続部分７２と嵌合される第２の同軸接続部分７４とから構成される。図示の同軸コネクタ７０は、ロッド部分４０をベース部分６０に対して着脱自在なスクリュー型同軸コネクタから構成されている。このように同軸コネクタとしてスクリュー型同軸コネクタ７０を採用しているので、ロッド部分４０をベース部分６０に対して、容易に、取り付けおよび取り外しすることが可能である。

図４はロッド部分４０の外観を示す背面図であり、図５は図４の線Ｖ−Ｖに関する断面図である。

ロッド部分４０は、基部４２で下端４０ａが開口した凹部４２ａを有する。一方、ベース部分６０は、この凹部４２ａへ突出して設けられた凸部６２を有する。

第１の同軸接続部分７２は、ロッド部分４０の凹部４２ａへ突出した雄型同軸コネクタ部分から成る。第２の同軸接続部分７４は、ベース部分６０の凸部６２に設けられ、雄型同軸コネクタ部分７２と嵌合される雌型同軸コネクタ部分から成る。

雄型同軸コネクタ部分７２は、ロッド部分４０の中心線と同心で、かつ第１の受信信号を伝達するためのロッド側信号伝達部材７２２と、このロッド側信号伝達部材７２２を覆い、第２の受信信号を伝達するためのロッド側外部導体７２４とを有する。このロッド側外部導体７２４は、外周面に雄ネジ（図示せず）が切られた雄型螺合部７２４−１を有する。ここで、図示のロッド側信号伝達部材７２２は、端子ピン（中心導体）と、この端子ピンを覆う絶縁座（樹脂）とから構成される。そして、この絶縁座（樹脂）の周囲をロッド側外部導体７２４で覆っている。

一方、雌型同軸コネクタ部分７４は、ロッド側信号伝達部材７２２と電気的に接続されて、ロッド側信号伝達部材７２２を伝達されて来た第１の受信信号を回路基板５０側へ伝達するためのベース側信号伝達部材７４２と、このベース側信号伝達部材７４２の外周面を覆い、ロッド側外部導体７２４を伝達されて来た第２の受信信号を回路基板５０側へ伝達するためのベース側外部導体７４４とを有する。このベース側外部導体７４４は、内周面に上記雄ネジと螺合される雌ネジ（図示せず）が切られた雌型螺合部７４４−１を有する。ここで、図示のベース側信号伝達部材７４２は、上記ロッド側信号伝達部材７２２と同様に、端子ピン（中心導体）と、この端子ピンを覆う絶縁座（樹脂）とから構成される。そして、この絶縁座（樹脂）の周囲をベース側外部導体７４４で覆っている。

ロッド側信号伝達部材７２２とベース側信号伝達部材７２４は、５０Ωのインピーダンスを持つ不平衡線路として働く。

図６及び図７は、それぞれ、ロッド部分４０に収容される第１及び第２のアンテナ素子２０、３０を示す正面図および右側面図である。

図示の例において、第１のアンテナ素子２０は、筒状のヘリカルアンテナから成り、第２のアンテナ素子３０は、この筒状の第１のアンテナ素子２０の中央部を貫通して設けられたバーアンテナから成る。バーアンテナ３０は、ＡＭ／ＦＭラジオ帯の電波を受信するためのものである。図示のバーアンテナ３０は、ロッド部分４０の長手方向（Ｚ軸方向）に延在するバー部分３２と、このバー部分３２の外周面に巻き付けられた巻き線３４とから構成されている。バー部分３２は、屈曲可能な材料から構成されている。この巻き線３４は、バー部分３２の上端から下端まで継続して巻かれている。巻き線３４は、一様に巻かれる部分もあるし、間隔が空いて直線に近くなる部分もある。

ヘリカルアンテナ２０は、ＳＤＡＲＳ衛星からの電波を受信するＳＤＡＲＳ用アンテナである。ヘリカルアンテナ２０は、ロッド部分４０の中心線と同心で、ロッド部分４０の長手方向（Ｚ軸方向）に延在する円筒部材２０２と、この円筒部材２０２の外面面に巻き付けられたアンテナ／フェーズシフタパターン付き絶縁フィルム部材２０４とから構成される。円筒部材２０２は、堅い材料から構成されている。

第１のアンテナ素子（ヘリカルアンテナ）２０の円筒部材２０２の中心部分は元来電圧は微小である。したがって、この円筒部材２０２の中心部分に第２のアンテナ素子（バーアンテナ）３０を設置しても、第１のアンテナ素子２０と第２のアンテナ素子３０との間の互いの干渉は非常に少ない。

図８にアンテナ／フェーズシフタパターン付き絶縁フィルム部材２０４を示す。尚、この図８は、上記特許文献３の図２に図示された可撓性の絶縁フィルム部材と実質的に同様の図である。以下では、アンテナ／フェーズシフタパターン付き絶縁フィルム部材２０４を、単に、絶縁フィルム部材と呼ぶことにする。図８において、（Ａ）は絶縁フィルム部材２０４の第１の面（外周面）２０−１を示す平面図であり、（Ｂ）は絶縁フィルム部材２０４の第２の面（内周面）２０−２を示す平面図である。

絶縁フィルム部材２０４は、ヘリカルアンテナ部分２０Ｈとフェーズシフタ部分２０Ｐとから構成される。ヘリカルアンテナ部分２０Ｈは、実質的に平行四辺形の形状をしており、フェーズシフタ部分２０Ｐは、実質的に矩形の形状をしている。

絶縁フィルム部材２０４の一対の側辺間を、第１の面２０−１が外周面となるように接続して、円筒部材２０２の外面面上に筒体に巻き付けられる。一対の側辺間の接続は、例えば、両面接着テープや接着剤、半田付けなどによって行われる。

ヘリカルアンテナ部分２０Ｈの第１の面２０−１上には、第１乃至第４の導体２１、２２、２３、２４から成るアンテナパターンが形成されている。図示の第１の乃至第４の導体２１〜２４の各々は、ロッド部分４０の長手方向（Ｚ軸方向）で２回反対方向へ屈曲した状態で、側辺と平行に延在して形成されている。従って、上述したように絶縁フィルム部材２０４を筒体に丸めると、第１乃至第４の導体２１〜２４の各々は、筒体の外周面に、ロッド部分４０の長手方向（Ｚ軸方向）で２回反対方向へ屈曲した状態で、ヘリックス状に延在して形成されることになる。第１乃至第４の導体２１〜２４から成るアンテナパターンはヘリカルアンテナとして働く。

フェーズシフタ部分２０Ｐの第１の面２０−１上には、上記アンテナパターンと電気的に接続されたフェーズシフタパターン２５が形成されている。従って、上述したように絶縁フィルム部材２０４を筒体に丸めると、筒体の外周面にフェーズシフタパターン２５が形成されることになる。このフェーズシフタパターン２５は移相器として働く。

フェーズシフタ部分２０Ｐの第２の面２０−２上には、グランドパターン２７が形成されている。すなわち、グランドパターンは、フェーズシフタパターン２５が形成された場所と対向する面に形成されている。従って、上述したように絶縁フィルム部材２０４を筒体に丸めると、筒体の内周面で、且つフェーズシフタパターン２５が形成された場所と対向する面にグランドパターン２７が形成されることになる。このグランドパターン２７は、フェーズシフタパターン２５を覆うように設けられたシールド部材として働く。

フェーズシフタ部分２０Ｐは、下方に突出する舌片部２０Ｐ−１を有する。この舌片部２０Ｐ−１には、フェーズシフタパターン２５の出力端子２５ａが設けられている。この出力端子２５ａの位置に孔２８−１が設けられている。また、舌片部２０Ｐ−１には、この孔２８−１を中心とした対角線上の４箇所に、位置決め用穴２８−２が設けられている。

図６に示されるように、ロッド側外部導体７２４は、Ｘ軸方向の前方へ突出する４つの位置決め固定用突起７２４−２を持つ。これら４つの位置決め固定用突起７２４−２が上記４つの位置決め用穴２８−２に挿入され、半田付けされる。尚、上記フェーズシフタパターン２５の出力端子２５ａは、上記ロッド側同軸ケーブル７２２の中心導体と上記孔２８−１を介して電気的に接続される。

図６及び図７に加えて図２及び図３をも参照して、絶縁フィルム部材２０４より上方の、円筒部材２０２の上端部には円筒状のスペーサ２０６が設けられている。すなわち、スペーサ２０６は、ロッド部分４０の内壁と第１のアンテナ素子２０の円筒部材２０２との間に配置されている。これにより、ロッド部分４０の内壁と第１のアンテナ素子２０との間の隙間を一定に保つことができる。

図５に示されるように、第１のアンテナ素子（ヘリカルアンテナ）２０の円筒部材２０２および第２のアンテナ素子（バーアンテナ）３０のバー部分３２の下部には、円筒状のカシメ金具７６が設けられている。また、バー部分３２の下部の外周面には、巻き線３４と接続された銅テープから成る導電部材３６が取り付けられている。このバー部分３２の導電部材３６が、カシメ金具７６に圧入され、カシメて固定されている。銅テープ３６は、第２のアンテナ素子３０の巻き線をカシメ金具７６にはんだ付けし、又はカシメだけ固定した場合、無くても良い。

また、ロッド部分４０の基部４２の内壁と雄型同軸コネクタ部分７２のロッド側外部導体７２４との間には、スペーサ４４が設けられている。すなわち、スペーサ４４は、ロッド部分４０の基部４２の内壁と雄型同軸コネクタ部分７２のロッド側外部導体７２４との間に配置されている。

図２及び図３に示されるように、ベース部分６０は、カバー部６４とベース部６６とから構成されている。回路基板５０は、ベース部６６の主面上に垂直かつ平行に配置された第１及び第２の基板５１および５２から構成されている。第１の基板５１は、ベース側同軸ケーブル７４２と電気的に接続されている。第２の基板５２は、ベース側外部導体７４４と電気的に接続されている。詳述すると、第１の基板５１には、基板側外部導体８２が取り付けられている。この基板側外部導体８２は、ベース側外部導体７４４と電気的に接続されている。ベース側同軸ケーブル７４２は、この基板側外部導体８２の中央部を貫通して、第１の基板５１に接続されている。一方、基板側外部導体８２の背面から導線８４が突出しており、この導線８４は第２の基板５２に接続されている。

従って、第１のアンテナ素子（ヘリカルアンテナ）２０で受信された第１の受信信号は、雄型同軸コネクタ部分７２のロッド側信号伝達部材７２２および雌型同軸コネクタ部分７４のベース側信号伝達部材７４２を介して、第１の基板５１に伝達される。この第１の基板５１上には、第１のＬＮＡ回路（ＳＤＡＲＳ用ＬＮＡ回路）（図示せず）が搭載されている。この第１のＬＮＡ回路は、第１の受信信号を増幅するための回路である。

一方、第２のアンテナ素子（バーアンテナ）３２で受信された第２の受信信号は、カシメ金具３６、雄型同軸コネクタ部分７２のロッド側外部導体７２４、雌型同軸コネクタ部分７４のベース側外部導体７４４、基板側外部導体８２、および導線８４を介して第２の基板５２に伝達される。この第２の基板５２上には、アンプ回路（ＡＭ／ＦＭ用アンプ回路）（図示せず）が搭載されている。このアンプ回路は、第２の受信信号を増幅するための回路である。

このように、本発明では、同軸コネクタ７０を使用して、第１及び第２のアンテナ素子２０および３０でそれぞれ受信された第１及び第２の受信信号を、ロッド部分４０から回路基板５０へ伝達しているので、従来必要であった、結合器（カプラ）や信号分離器が不要である。したがって、分配損失を無くすことができる。その結果、複合アンテナ装置１０の第１及び第２のアンテナ素子２０および３０での受信感度を向上させることができる。

図９を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る複合アンテナ装置１０Ａについて説明する。図９は複合アンテナ装置１０Ａの右側面一部切欠部分断面図である。図示の複合アンテナ装置１０Ａは、第３のアンテナ素子９０を更に備えると共に、ベース部分および回路基板が後述するように相違する点を除いて、図１乃至図３に示した複合アンテナ装置１０と同様の構成を有する。したがって、ベース部分および回路基板に、それぞれ、６０Ａおよび５０Ａの参照符号を付している。図１乃至図８に示したものと同様の機能を有するものに同一の参照符号を付し、説明の簡略化のために、それらの説明については省略する。以下では、相違点についてのみ説明する。

図９においても、ロッド部分４０が延在する長手方向（高さ方向）をＺ軸方向で表し、左右方向（幅方向）をＹ軸方向で表し、Ｚ軸方向とＹ軸方向とに直交する方向（前後方向、奥行き方向）をＸ軸方向で表している。

ベース部分６０Ａは、カバー部６４Ａとベース部６６Ａとを有する。ベース部６６Ａの主面上に平行に回路基板５０Ａが搭載されている。この回路基板５０Ａ上に第３のアンテナ素子９０が搭載されている。第３のアンテナ素子９０は、ロッド部分４０が立設した側とは反対側で、回路基板５０Ａ上に搭載されている。

図示の第３のアンテナ素子９０は、板金パッチアンテナの平面アンテナから構成されている。平面アンテナ９０は、ＧＰＳ衛星からの電波を受信するＧＰＳ用アンテナである。

図１０を参照して、第３のアンテナ素子（板金パッチアンテナ）９０について説明する。図１０は板金パッチアンテナ９０を示す斜視図である。

回路基板５０Ａは、その上面（主面）５０ａ上に銅薄膜などの導体層５０１を有する。この導体層５０１は接地導体として働く。回路基板５０Ａの板金パッチアンテナ９０を搭載する部分（以下、「アンテナ素子搭載部分」と呼ぶ）は、実質的に矩形形状に形成されている。回路基板５０Ａのアンテナ素子搭載部分の各角部近傍にはそれぞれ透孔５０２が設けられている。また、回路基板５０Ａのアンテナ素子搭載部分の中心からやや変位した位置には、給電ピン９２を挿入する挿入孔５０３が設けられている。

なお、図示はしないが、回路基板５０Ａの上面（主面）５０ａにおいて、透孔５０２の周縁には導通部が透孔５０２を囲むように設けられている。この導通部の周縁及び挿入孔５０３の周縁には、絶縁部が導通部及び挿入孔５０３を囲むように設けられている。そして、回路基板５０Ａの下面（裏面）５０ｂ上に搭載された第２のＬＮＡ回路（ＧＰＳ用ＬＮＡ回路）（図示せず）などの回路素子が実装されている。この第２のＬＮＡ回路は、第３のアンテナ素子９０で受信された第３の受信信号を増幅するための回路である。

また、回路基板５０Ａの挿入孔５０３には、給電ピン９２が、回路基板５０Ａを貫通するように挿入されている。この給電ピン９２の下端部（回路基板５０Ａの下面（裏面）５０ｂ側から突出している端部）は、上記ＬＮＡ回路の入力部に接続されている。

回路基板５０Ａの上面５０ａ側の上方には、所定の距離離間して回路基板５０Ａと平行に配設された平板状のアンテナエレメント９４が設けられている。アンテナエレメント９４は、回路基板５０Ａのアンテナ素子搭載部分よりも小さい寸法の矩形形状の金属板（例えば、銅板等）から構成される。

アンテナエレメント９４の各角部近傍には、それぞれ金属平板の脚片９６が、回路基板５０Ａに向かって立設されている。脚片９６は、アンテナエレメント９４の中心に対してほぼ点対称に配置されている。脚片９６は、例えばアンテナエレメント９４の一部を折曲することによりアンテナエレメント９４と一体に形成される。

なお、脚片９６は、アンテナエレメント９４の中心に対してほぼ点対称に配置されていればよい、脚片９６の数、形状等はここに例示したものに限定されない。

この複数の脚片９６の回路基板５０Ａ側の端部は、回路基板５０Ａのアンテナ素子搭載部分の各角部近傍にそれぞれ設けられた透孔５０２に嵌挿されて、回路基板５０Ａの上面（主面）５０ａから下面（裏面）５０ｂ側に向かって貫通している。

また、アンテナエレメント９４の中心からやや変位した位置には給電点９４ａが設けられている。この給電点９４ａには回路基板５０Ａを貫通する給電ピン９２の上端部が半田付けされている。

従って、回路基板５０Ａには、第１のアンテナ素子（ヘリカルアンテナ）２０で受信された第１の受信信号、第２のアンテナ素子（バーアンテナ）３０で受信された第２の受信信号、および第３のアンテナ素子（板金パッチアンテナ）９０で受信された第３の受信信号を、それぞれ増幅するための第１のＬＮＡ回路（図示せず）、アンプ回路（図示せず）、および第２のＬＮＡ回路（図示せず）が形成されている。

図示の複合アンテナ装置１０Ａでは、平面アンテナを２個、回路基板５０Ａ上に並べていないので、アンテナ素子間の干渉を無くすことができる。これは、指向性利得面で特性上有利となる。

すなわち、従来においては、第３のアンテナ素子（ＧＰＳ用アンテナ）と第１のアンテナ素子（ＳＤＡＲＳ用アンテナ）とを並列に配置した際には、各々を近づけて配置すると指向性で干渉が起こり、受信特性を劣化させる原因となっていた。これに対して、複合アンテナ装置１０Ａでは、第１のアンテナ素子（ＳＤＡＲＳ用アンテナ）２０をロッド部分４０内に収容し、第３のアンテナ素子（ＧＰＳ用アンテナ）９０を回路基板５０Ａ上に搭載して、互いに離間して配置しているので、第１のアンテナ素子２０と第３のアンテナ素子９０との間の干渉を無くすことができる。この結果、第１及び第３のアンテナ素子２０、９０にて、それぞれ良好に電波（ＳＤＡＲＳ信号、ＧＰＳ信号）を受信することができる。

また、第３のアンテナ素子９０として板金パッチアンテナを用いているので、耐振動性能を向上させることができる。通常の、平面型のパッチアンテナでは、振動をかけた際に、そのアンテナの自重がアンテナの給電ピンに掛かり、ストレスとなる。これに対して、板金パッチアンテナ９０の場合、４本の脚片９６と給電ピン９２とに接続箇所が増える為、ストレスを分散することができる。また、板金パッチアンテナ９０そのものが軽いため、自重が加わってもストレスが非常に小さい。

さらに、ロッド部分４０にバーアンテナ（第２のアンテナ素子）３０とヘリカルアンテナ（第１のアンテナ素子）２０とが統合されているので、板金パッチアンテナ（第３のアンテナ素子）９０からの干渉を受けない。ベース部分６０Ａには板金パッチアンテナ（第３のアンテナ素子）９０しか収容されないので、小型化が可能である。

次に、図１１および図１２を参照して、複合アンテナ装置１０Ａにおける、第２の同軸接続部分（雌型同軸コネクタ部分）７４と回路基板５０Ａとの電気的接続方法について説明する。

最初に図１１を参照して、第１の電気的接続方法について説明する。この第１の電気的接続方法では、第２の同軸接続部分（雌型同軸コネクタ部分）７４のベース側信号伝達部材７４２の端子ピン（中心導体）は、第１のリード線８２Ａを介して回路基板５０Ａに接続され、第２の同軸接続部分（雌型同軸コネクタ部分）７４のベース側外部導体７４４は、第２のリード線８４Ａを介して回路基板５０Ａに接続されている。

次に図１２を参照して、第２の電気的接続方法について説明する。この第２の電気的接続方法では、第２の同軸接続部分（雌型同軸コネクタ部分）７４のベース側信号伝達部材７４２の端子ピン（中心導体）は、第１の接続金具８２Ｂを介して回路基板５０Ａに接続され、第２の同軸接続部分（雌型同軸コネクタ部分）７４のベース側外部導体７４４は、第２の接続金具８４Ｂを介して回路基板５０Ａに接続されている。

なお、第３の電気的接続方法として、ベース側信号伝達部材７４２の端子ピン（中心導体）およびベース側外部導体７４４の内、一方をリード線を介して回路基板５０Ａに接続し、他方を金属金具を介して回路基板５０Ａに接続しても良い。

或いは、第４の電気的接続方法として、ベース側信号伝達部材７４２の端子ピン（中心導体）およびベース側外部導体７４４を、専用接続金具を使用して、回路基板５０Ａに接続しても良い。

以上、本発明について好ましい実施の形態によって説明してきたが、本発明は上述した実施の形態に限定しないのは勿論である。例えば、上記実施の形態では、ロッド部分４０および第２のアンテナ素子（バーアンテナ）３０は、その長さが固定であるが、ロッド部分および第２のアンテナ素子（バーアンテナ）は、その長さが伸縮自在に構成されても良い。また、第１乃至第３のアンテナ素子も、上述した実施の形態のものに限定せず、種々の構造のものを使用してよい。例えば、上記実施の形態では、第１のアンテナ素子２０として、筒状部材２０２にアンテナ／フェーズシフタパターン付き絶縁フィルム部材２０４を巻き付けたヘリカルアンテナを使用しているが、少なくとも１本の導体を円筒部材に巻き付けたヘリカルアンテナを使用しても良い。導体が１本の場合には、移位器（フェーズシフタ部分）は不要である。また、上記実施の形態では、第２のアンテナ素子３０として、バー部分３２の外周面に巻き線３４を巻きつけたバーアンテナを使用しているが、筒状のヘリカルアンテナ内に挿入可能なものであればどのような構造のバーアンテナを採用してもよい。さらに、上記第２の実施の形態では、第３のアンテナ素子９０として、板金パッチアンテナを使用しているが、これに限定されず、種々の構造の平面アンテナを採用してよい。

本発明の第１の実施の形態に係る複合アンテナ装置を、車体に固着した状態で示す右側面図である。 図１に示した複合アンテナ装置の左側面部分断面図である。 図１に示した複合アンテナ装置の正面部分断面図である。 図１に示した複合アンテナ装置に使用されるロッド部分の外観を示す背面図である。 図４の線Ｖ−Ｖに関する断面図である。 図４に示したロッド部分に収容される第１及び第２のアンテナ素子を示す正面図である。 図４に示したロッド部分に収容される第１及び第２のアンテナ素子を示す右側面図である。 図６および図７に示した第１のアンテナ素子に使用されるアンテナ／フェーズシフタパターン付き絶縁フィルム部材を示す図で、（Ａ）は第１の面（外周面）を示す平面図、（Ｂ）は第２の面（内周面）を示す平面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る複合アンテナ装置の右側面一部切欠部分断面図である。 図９に示した複合アンテナ装置に使用される第３のアンテナ素子を示す斜視図である。 図９に示した複合アンテナ装置における、第２の同軸接続部分と回路基板との第１の電気的接続方法を説明するための概略図である。 図９に示した複合アンテナ装置における、第２の同軸接続部分と回路基板との第２の電気的接続方法を説明するための概略図である。

符号の説明

１０、１０Ａ 複合アンテナ装置
２０ 第１のアンテナ素子（筒状のヘリカルアンテナ）
２０２ 円筒部材
２０４ アンテナ／フェーズシフタパターン付き絶縁フィルム部材
２０６ スペーサ
２０−１ 第１の面（外周面）
２０−２ 第２の面（内周面）
２０Ｈ ヘリカルアンテナ部分
２０Ｐ フェーズシフタ部分
２０Ｐ−１ 舌片部
２１〜２４ 導体
２５ フェーズシフタパターン
２５ａ 出力端子
２７ グランドパターン
２８−１ 孔
２８−２ 位置決め用穴
３０ 第２のアンテナ素子（バーアンテナ）
３２ バー部分
３４ 巻き線
３６ 導電部材（銅テープ）
４０ ロッド部分
４０ａ 下端
４２ 基部
４２ａ 凹部
４４ スペーサ
５０、５０Ａ 回路基板
５１ 第１の基板
５２ 第２の基板
５０ａ 上面（主面）
５０ｂ 下面（裏面）
５０１ 導体層
５０２ 透孔
５０３ 挿入孔
６０，６０Ａ ベース部分
６２ 凸部
６４、６４Ａ カバー部
６６、６６Ａ ベース部
７０ 同軸コネクタ（スクリュー型同軸コネクタ）
７２ 第１の同軸接続部分（雄型同軸コネクタ部分）
７２２ ロッド側信号伝達部材
７２４ ロッド側外部導体
７２４−１ 雄型螺合部
７２４−２ 位置決め固定用突起
７４ 第２の同軸接続部分（雌型同軸コネクタ部分）
７４２ ベース側信号伝達部材
７４４ ベース側外部導体
７４４−１ 雌型螺合部
７６ カシメ金具
８２ 基板側外部導体
８２Ａ 第１のリード線
８２Ｂ 第１の接続金具
８４ 導線
８４Ａ 第２のリード線
８４Ｂ 第２の接続金具
９０ 第３のアンテナ素子（板金パッチアンテナ）
９２ 給電ピン
９４ アンテナエレメント
９４ａ 給電点
９６ 脚片
１００ ルーフ
１０２ 固着手段

Claims (11)

1. 筒状のヘリカルアンテナから成る第１のアンテナ素子と、
   前記筒状のヘリカルアンテナの中央部を貫通して設けられたバーアンテナから成る第２のアンテナ素子と、
   前記第１および前記第２のアンテナ素子を収容し、基部で下端が開口した凹部を有するロッド部分と、
   電子回路を搭載した回路基板と、
   該回路基板を収容し、前記凹部内へ突出して設けられた凸部を有するベース部分と、
   前記ロッド部分の前記基部に設けられ、前記ロッド部分の前記凹部へ突出した雄型同軸コネクタ部分と、前記ベース部分の前記凸部に設けられ、前記雄型同軸コネクタ部分と嵌合される雌型同軸コネクタ部分と、から構成される同軸コネクタと、
   を備え、
   前記雄型同軸コネクタ部分は、
   前記ロッド部分の中心線と同心で、かつ前記第１のアンテナ素子で受信された第１の受信信号を伝達するためのロッド側信号伝達部材と、
   該ロッド側信号伝達部材の外周面を覆い、前記第２のアンテナ素子で受信された第２の受信信号を伝達するためのロッド側外部導体とを有し、
   前記雌型同軸コネクタ部分は、
   前記ロッド側信号伝達部材と電気的に接続されて、前記ロッド側信号伝達部材を伝達されて来た前記第１の受信信号を前記回路基板側へ伝達するためのベース側信号伝達部材と、
   該ベース側信号伝達部材の外周面を覆い、前記ロッド側外部導体を伝達されて来た前記第２の受信信号を前記回路基板側へ伝達するためのベース側外部導体とを有し、
   これによって、前記同軸コネクタは、前記ロッド部分の前記基部で、前記ロッド部分と前記ベース部分との間を機械的に接続すると共に、前記第１及び前記第２のアンテナ素子で受信された前記第１及び前記第２の受信信号を前記回路基板側へ信号伝達可能に接続することを特徴とする複合アンテナ装置。
2. 前記複合アンテナ装置は、車体のルーフやクォーターパネルに固着される、請求項１に記載の複合アンテナ装置。
3. 前記同軸コネクタが、前記ロッド部分を前記ベース部分に対して着脱自在なスクリュー型同軸コネクタから構成される、請求項１又は２に記載の複合アンテナ装置。
4. 前記雄型同軸コネクタ部分は、前記ロッド側外部導体の外周面に雄ネジが切られた雄型螺合部を有し、
   前記雌型同軸コネクタ部分は、前記ベース側外部導体の内周面に前記雄ネジと螺合される雌ネジが切られた雌型螺合部を有する、
   請求項３に記載の複合アンテナ装置。
5. 前記バーアンテナは、ＡＭ／ＦＭラジオ帯の電波を受信するためのものである、請求項１乃至４のいずれか１つに記載の複合アンテナ装置。
6. 前記ヘリカルアンテナは、ＳＤＡＲＳ衛星からの電波を受信するＳＤＡＲＳ用アンテナである、請求項１乃至５のいずれか１つに記載の複合アンテナ装置。
7. 前記ベース部分は、カバー部とベース部とから構成され、
   前記回路基板は、前記ベース部の主面上に垂直にかつ平行に配置された第１及び第２の基板から構成され、
   前記第１の基板は前記ベース側信号伝達部材と電気的に接続されており、
   前記第２の基板は前記ベース側外部導体と電気的に接続されている、
   請求項１乃至６のいずれか１つに記載の複合アンテナ装置。
8. 前記回路基板上に搭載された第３のアンテナ素子を更に有する、請求項１乃至７のいずれか１つに記載の複合アンテナ装置。
9. 前記第３のアンテナ素子が平面アンテナからなる、請求項８に記載の複合アンテナ装置。
10. 前記平面アンテナが板金パッチアンテナからなる、請求項９に記載の複合アンテナ装置。
11. 前記平面アンテナは、ＧＰＳ衛星からの電波を受信するＧＰＳ用アンテナである、請求項９又は１０に記載の複合アンテナ装置。

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