JP5087225B2 - アンテナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、デジタルラジオ放送の電波を受信するために用いられるアンテナ装置に関する。

近年、人工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、米国において実用化されている。このデジタルラジオ受信機は、自動車等の移動局に搭載されるか、あるいは、建物内に設置され、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。受信電波の周波数が約２．３ＧＨｚであるため、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、人工衛星波を一旦、地球局で受信した後に、周波数を若干シフトし、直線偏波で再送信したものである。

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ため、それを受信するアンテナ装置は、室外に設置されることが好ましい。したがって、デジタルラジオ受信機が自動車等に搭載される場合には、例えば自動車の屋根（ルーフ）上などの車外に装着されることが多い。一方、デジタルラジオ受信機が建物内で使用される場合には、そのアンテナ装置は、屋根やベランダなどに設置されることが多い。

デジタルラジオ放送は、人工衛星波の特に円偏波を利用している。円偏波に対応したアンテナモジュールを備えたアンテナ装置は、特許文献１に開示されているように、グランド板と、グランド板に距離を置いて対向配置されたアンテナ板と、グランド板とアンテナ板との間に位置づけられるアンテナプローブと、アンテナプローブを保持する樹脂製のプローブホルダとを有している。プローブホルダには、アンテナプローブが配置される凹部が形成されている。アンテナプローブが配置されたプローブホルダの天面には、アンテナプローブとアンテナ板との間を電気的に絶縁するためのテープ等の絶縁性材料から成る部材が装着されている。

特開２００５−２０６４４号公報

特許文献１に示した例をも含むアンテナ装置の小型化、軽量化、低コスト化を図るためには、アンテナモジュールの小型化、軽量化、低コスト化を図ることが有効である。具体的には、例えばグランド板およびアンテナ板を小型化することが考えられる。ところが、グランド板およびアンテナ板を小型化した場合、この種のアンテナ装置が十分な利得を発揮するために必要なアンテナモジュールの静電容量が低下する可能性がある。

それ故、本発明の課題は、小型、軽量、低コストであると共に、高利得を発揮できるアンテナ装置を提供することである。

本発明によれば、グランド板（１３４）と、前記グランド板に距離を置いて対向配置されたアンテナ板（１３１）と、前記グランド板と前記アンテナ板との間に位置づけられたアンテナプローブ（１３２）と、前記アンテナプローブを保持する樹脂製のプローブホルダ（１３３）とを有するアンテナ装置において、前記プローブホルダは、前記グランド板と前記アンテナ板との間の空間の略全部が樹脂で満たされるように、該グランド板と該アンテナ板との対向面積と同等以上のサイズを有することを特徴とするアンテナ装置が得られる。

本発明によればまた、前記プローブホルダ（１３３）の前記アンテナ板（１３１）に面する面には、溝部（１３３ｂ）が形成されており、前記アンテナプローブ（１３２）は、前記溝部内に挿入され、前記溝部内には、前記アンテナプローブを前記溝部内に保持する突起（１３３ｃ）が形成されており、前記溝部の深さおよび前記突起の高さ位置は、前記プローブホルダに保持された前記アンテナプローブと前記アンテナ板との間に所定の距離が置かれて電気的に絶縁されるように設定されている前記アンテナ装置が得られる。

本発明によればさらに、金属を含有する材料から成り、前記グランド板の面積と同等以上のサイズを有し、該グランド板の下方に配置された付加的なグランド手段（１７）を有し、前記付加的なグランド手段は、前記グランド板と同電位にされている前記アンテナ装置が得られる。

本発明によればまた、前記付加的なグランド手段（１７）は、金属板、前記アンテナ装置の筐体の底面上に貼り付けられた金属製のシート、または、該筐体の該底面上に塗布された導電性塗料によって構成される前記アンテナ装置が得られる。

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、一例に過ぎず、これらに限定されないことは勿論のことである。

本発明によるアンテナ装置は、小型、軽量、低コストであると共に、高利得を発揮できる。本発明によるアンテナ装置はまた、到来ノイズおよび輻射ノイズの双方に対して、優れたシールド効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

本発明の実施の形態によるアンテナ装置は、デジタルラジオ受信機用のアンテナ装置、特に、室内の他に屋根やベランダなどの室外にも設置され、室内に設置されたデジタルラジオ受信機に接続することを想定した、ホーム用のアンテナ装置である。

この種のアンテナ装置の指向感度は全指向性である。しかし、最良の感度を確保するためには、アンテナ装置の取付角度を調整して電波遮蔽物を避けられる構成であることが望まれる。このため、ホーム用の本アンテナ装置は、角度調整機能を有している。

図１を参照すると、本発明の一実施の形態に係るアンテナ装置は、角度調整機能を有している。即ち、本アンテナ装置は、壁面等に取り付け可能なベース部２０と、アンテナモジュール１３を収容したアンテナ部１０と、ベース部２０に対してアンテナ部１０を角度調整可能に連結するヒンジ部３０とを有している。

ベース部２０は、ベースケース２１と、ベースプレート２２とを有している。ベースケース２１とベースプレート２２とは、複数のネジ２３によって結合されている。ベースプレート２２に４つのゴムパッド２４が貼り付けられている。本アンテナ装置は、建物の出窓内に載置可能である。また、ベースプレート２２にフック穴２２２が形成されているため、本アンテナ装置は、壁に設けたネジやフックに掛けて取り付けることが可能である。

アンテナ部１０は、トップカバー１１と、ボトムケース１２と、トップカバー１１内に搭載されるアンテナモジュール１３、パッキン部材１４、およびグランドシート１７（後に詳述する）とを有している。トップカバー１１とボトムケース１２とは、複数のネジ１８によって結合されている。

パッキン部材１４は、例えば、シリコンゴム、ＥＰＤＭゴム（エチレンプロピレンゴム）等の樹脂材料によって形成されている。パッキン部材１４は、ボトムケース１２とトップカバー１１との接合部に配設され、密着性を確保して防水機能を果たすため、防水パッキンとも呼ばれる。図２に示されるように、パッキン部材１４は、幅広の略角枠形状のフレーム部１４１と、トップカバー１１に形成された切欠部１２３の位置で信号線（図示せず）の外周を覆うブッシュ部１４２とを有している。パッキン部材１４は、フレーム部１４１とブッシュ部１４２とが一体に構成されているため、両部が別部品である場合に比べて部品点数および作業工数が少なく、パッキン部材１４は、小型化、軽量化、信頼性、低コスト化の点で有用である。

本アンテナ装置は、トップカバー１１とボトムケース１２との間の防水機能を奏する防水構造を有している。図４（ａ）〜（ｅ）に示されるように、トップカバー１１の内部には、略角枠形状に突出した防水リブ１１３が形成されている。一方、図２ならびに図３（ａ）〜（ｄ）に示されるように、パッキン部材１４の略角枠形状のフレーム部１４１には、略角枠形状に突出した防水リブ１１３に対応するように、略角枠形状の溝部１４１ａが形成されている。パッキン部材１４を介してボトムケース１２とトップカバー１１とが組み付けられると、図５に示されるように、パッキン部材１４のフレーム部１４１の溝部１４１ａにトップカバー１１の防水リブ１１３の先端が嵌まり込む。さらに、トップカバー１１とボトムケース１２とが複数のネジ１８によって締結されると、溝部１４１ａに防水リブ１１３が押し付けられて、防水機能が奏される。溝部１４１ａの幅は、防水リブ１１３の厚さと実質的に等しい。

さらに、パッキン部材１４の略角枠形状のフレーム部１４１には、図３（ｄ）に示されるように、溝部１４１ａに連続した溝端部１４１ｂがブッシュ部１４２付近まで形成されている。溝端部１４１ｂは、ポケット状を呈している。一方、トップカバー１１の内部には、図４（ｅ）に示されるように、防水リブ１１３に連続したリブ端部１１４が形成されている。信号線の導出部分は、ブッシュ部１４２がトップカバー１１のブッシュ受け部分に嵌め込まれて防水が奏されることに加え、溝端部１４１ｂにリブ端部１１４が嵌め込まれることによって防水性が高められている。

本アンテナ装置の防水構造においては、パッキン部材１４と防水リブ１１３との間の接触面積が広い。このため、複数のネジ１８個々による締結圧が異なっていたり、あるいは、ネジ１８による締結圧が比較的大きい場合であっても、トップカバー１１の防水リブ１１３とパッキン部材１４との間に隙間ができることがない。したがって、本アンテナ装置は、防水性能に優れている。また、トップカバー１１の防水リブ１１３がパッキン部材１４の溝部１４１ａ内に嵌まり込んだ際には、パッキン部材１４が水平方向に位置ずれすることがない。

本アンテナ装置において、アンテナ部１０は、ヒンジ部３０を介してベース部２０に対して角度調整可能である。図１ならびに図６（ａ）および（ｂ）を併せ参照すると、ヒンジ部３０は、ヒンジベース３１と、ヒンジブッシュ３２と、コイルバネ３３と、ワッシャ３４と、ネジ３５とを有している。ヒンジベース３１は、ベース部２０のベースケース２１の天面の端部上に形成され、ベースケース２１の天面に平行に延びている。ヒンジベース３１の一端には、第１軸３１２が形成されている。第１軸３１２は、テーパ状の外周面を持つ基部３１２ａと、基部３１２ａから延びる軸体状の先端部３１２ｂとを有している。ヒンジブッシュ３２は、ＡＢＳ、ＡＳＡ、ＰＣ等の低摩耗性樹脂製であり、テーパ状の内周面を持ち、第１軸３１２の基部３１２ａの周りに嵌められて摩擦を持って回動可能である。ヒンジブッシュ３２が装着された第１軸３１２の先端部３１２ｂには、コイルバネ３３が嵌められる。ヒンジブッシュ３２およびコイルバネ３３が装着された第１軸３１２の端面には、ワッシャ３４を介して、ネジ３５が締結される。コイルバネ３３の付勢力によって、第１軸３１２の基部３１２ａの外周面とヒンジブッシュ３２の内周面との間に摩擦力が生じ、ヒンジブッシュ３２は第１軸３１２に対して摺動する。

ヒンジブッシュ３２はアンテナ部１０のトップカバー１１とボトムケース１２との間に挟まれて固定される。第１軸３１２の基部３１２ａとヒンジブッシュ３２との間の摩擦力により、アンテナ部１０は、外力が加わらないときには回転せずに一定角度に固定される。一方、アンテナ部１０は、アンテナ部１０に第１軸３１２の基部３１２ａとヒンジブッシュ３２との間の摩擦力よりも大きい外力が加えられたときには、回転して任意の角度に調整可能である。

本アンテナ装置において、ヒンジ部３０は、０〜９０°の範囲で角度調整可能である。角度調整は、例えば、次のようになされる。ユーザは、本アンテナ装置を通してデジタルラジオ受信機によって受信された放送信号のレベルもしくはオーディオ情報の音質を確認しながら、レベルもしくは音質が最も優れるようにアンテナ部１０の角度を手動で調整する。

尚、本発明においては、ヒンジベースがアンテナ部の端部に形成される一方、ヒンジブッシュがベース部の端部に固定されてもよい。

本アンテナ装置の角度調整構造においては、ヒンジ部３０のヒンジブッシュ３２、コイルバネ３３、ワッシャ３４、およびネジ３５の数がそれぞれ１個である。このため、小型、軽量であると共に、部品コストが低く、かつ、製造工数が少ないために低コストである。

さらに、図７（ａ）および（ｂ）ならびに図８（ａ）および（ｂ）を参照すると、ヒンジベース３１の他端には、第２軸３１３が形成されている。第２軸３１３は、軸体が先割れして成る対の片持ち片３１３ａと、対の片持ち片３１３ａの一方の外周面上に形成された凸部３１３ｂとを有している。片持ち片３１３ａは、片持ちバネとして機能する。一方、トップカバー１１およびボトムカバー１２の端部には、第２軸を取り囲むように、内周面部１２２が形成されている。内周面部１２２は、アンテナ部１０がベース部２０に対して開閉するときの凸部３１３ｂの所定の位置に対応して形成された突起１２２ａを有している。本例において、凸部３１３ｂの所定の位置は、アンテナ部１０がベース部２０に対して０°の角度をなす寸前の位置である。図７（ａ）および（ｂ）に示されるようにアンテナ部１０が開かれた状態から図８（ａ）および（ｂ）に示されるように０°に向かって閉じられる際に、片持ち片３１３ａによって支持された凸部３１３ｂが突起１２２ａを乗り越える。この瞬間に、クリック感が生じる。さらに、アンテナ部１０が０°で完全に閉じられた時には、片持ち片３１３ａによって支持された凸部３１３ｂが突起１２２ａによって規制されるため、片持ち片３１３ａの弾性力を超える外力が加えられない限りは、アンテナ部１０が不用意に開かれる（浮き上がる）ことがない。

第２軸３１３はさらに、その根元の外周面に形成された第２凸部３１３ｃを有している。一方、内周面部１２２はさらに、アンテナ部１０がベース部２０に対して９０°の角度をなしたときに第２凸部３１３ｃに当接してアンテナ部１０が９０°よりも大きい角度をなすことを制限する壁部１２２ｂを有している。

尚、本発明においては、第２軸がヒンジベースと共にアンテナ部に形成される一方、内周面部がベース部に形成されてもよい。また、第２軸に形成された凸部および内周面部に形成された突起の少なくとも一方には、低摩耗性を付与することが望ましい。

図１を参照すると、アンテナモジュール１３は、グランド板１３４と、アンテナ板１３１と、アンテナプローブ１３２と、プローブホルダ１３３と、ＬＮＡ（Low Noise Amplifier、低雑音増幅器）１３７と、シールドケース１３８とを含んでいる。

グランド板１３４は、金属製であり、略スクエア状を呈している。アンテナ板１３１は、金属製であり、略スクエア状を呈し、グランド板１３４に距離を置いて対向配置されている。アンテナプローブ１３２は、金属製であり、グランド板１３４とアンテナ板１３１との間に位置づけられている。プローブホルダ１３３は、ＡＢＳ樹脂製であり、略立方体状を呈し、アンテナプローブ１３２を定位置に保持している。

グランド板１３４およびアンテナ板１３１の各板面の面積は、従来のものよりも小型化されている。グランド板およびアンテナ板が小型化された場合にはアンテナモジュールの静電容量が低下し、アンテナ装置が十分な利得を発揮することができなくなる可能性がある。しかし、本アンテナ装置においては、グランド板１３４とアンテナ板１３１との間の比誘電率を高めて十分な静電容量を確保している。このため、本アンテナ装置は、高い利得を発揮することができる。具体的には、グランド板１３４とアンテナ板１３１との間に設けられたプローブホルダ１３３は、グランド板１３４とアンテナ板１３１との対向面積と同等以上のサイズを有している。即ち、グランド板１３４とアンテナ板１３１との間の空間の大部分が、樹脂製部材（プローブホルダ１３３）で満たされている。樹脂は空気よりも比誘電率が高いため、アンテナモジュール１３は、十分な静電容量を有している。

図９（ａ）〜（ｃ）に示されるように、プローブホルダ１３３の天面には、略Ｌ字状の溝部１３３ｂが形成されている。アンテナプローブ１３２は、溝部１３３ｂ内に挿入される。溝部１３３ｂ内には、突起１３３ｃが形成されているため、溝部１３３ｂ内に挿入されたアンテナプローブ１３２は、不要に外れることなく、溝部１３３ｂ内に確実に保持される。溝部１３３ｂの深さおよび突起１３３ｃの高さ位置は、プローブホルダ１３３に保持されたアンテナプローブ１３２とアンテナ板１３１との間に所定の距離が置かれて電気的に絶縁されるように設定されている。このため、従来のごとくプローブホルダに保持されたアンテナプローブ上に絶縁部材を装着する必要がなく、本アンテナ装置は、部品数が少なくてよい。

ＬＮＡ１３７には、アンテナプローブ１３２の端部と、図示しない信号線が、電気的に接続される。ＬＮＡ１３７には、シールドケース１３８が半田付けされる。シールドケース１３８で覆われたＬＮＡ１３７は、絶縁テープ１３６によってグランド板１３４に貼り付けられる。ＬＮＡ１３７が貼り付けられたグランド板１３４は、複数のネジ１３５によってトップカバー１１内に取り付けされる。信号線は、ボトムケース１２に形成された切欠の位置に位置するパッキン部材１４のブッシュ部１４２を介して、アンテナ部１０の外部に導出される。

前述したように、グランド板１３４およびアンテナ板１３１の各板面の面積は、従来のものよりも狭面積化されている。グランド板が小型化された場合には到来ノイズおよび輻射ノイズに対するシールド効果が低下する可能性がある。しかし、本アンテナ装置は、付加的なグランド手段を備えているため、到来ノイズおよび輻射ノイズに対するシールド効果に優れている。即ち、このグランド手段は、図１に示されたグランドシート１７によってなされている。グランドシート１７は、アルミ粘着シールから成り、グランド板１３４の面積と同等以上のサイズを有し、ボトムケース１２の内側底面に貼り付けられている。グランドシート１７は、グランド板１３４、シールドケース１３８と所定距離離間した状態で配置されている。本発明における付加的なグランド手段は、金属板もしくはボトムケース１２の内側底面に塗布される導電性塗料であってもよい。導電性塗料には、例えば、銅やアルミニウムが含有されていてもよい。

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されるものではない。例えば、本発明は、デジタルラジオ受信機用のホームアンテナに限らず、ＧＰＳ信号受信用のアンテナ装置、他の人工衛星波、地上波を受信するための移動体通信用のアンテナ装置にも、適用可能である。

本発明の実施の形態によるアンテナ装置を示す概略分解図である。 （ａ）および（ｂ）は、図１に示したアンテナ装置におけるパッキン部材を示す斜視図および部分的な拡大図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）、および（ｄ）は、図１に示したアンテナ装置におけるパッキン部材を示す平面図、断面図、他の断面図、および部分的な拡大図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、および（ｅ）は、図１に示したアンテナ装置におけるトップカバーを示す底面図、断面図、平面図、他の断面図、および部分的な拡大図である。 本発明の実施の形態によるアンテナ装置の防水構造を説明するための部分的な断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の実施の形態によるアンテナ装置の角度調整構造を説明するための図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の実施の形態によるアンテナ装置の角度調整構造を説明するための他の図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の実施の形態によるアンテナ装置の角度調整構造を説明するためのさらに他の図である。 （ａ）、（ｂ）、および（ｃ）は、本発明の実施の形態によるアンテナ装置のプローブホルダを説明するための平面図、断面図、および他の断面図である。

符号の説明

１０ アンテナ部
１１ トップカバー
１１３ 防水リブ
１１４ リブ端部
１２ ボトムケース
１２２ 内周面部
１２２ａ 突起
１２２ｂ 壁部
１２３ 切欠部
１３ アンテナモジュール
１３１ アンテナ板
１３２ アンテナプローブ
１３３ プローブホルダ
１３３ｂ 溝部
１３３ｃ 突起
１３５ ネジ
１３７ ＬＮＡ
１３８ シールドケース
１４ パッキン部材
１４１ フレーム部
１４１ａ 溝部
１４１ｂ 溝端部
１４２ ブッシュ部
１７ グランドシート
１８ ネジ
２０ ベース部
２１ ベースケース
２２ ベースプレート
２２２ フック穴
２３ ネジ
２４ ゴムパッド
３０ ヒンジ部
３１２ 第１軸
３１２ａ 基部
３１２ｂ 先端部
３１３ 第２軸
３１３ａ 片持ち片
３１３ｂ 凸部
３１３ｃ 第２凸部
３２ ヒンジブッシュ
３３ コイルバネ
３４ ワッシャ
３５ ネジ

Claims (4)

1. グランド板と、前記グランド板に距離を置いて対向配置されたアンテナ板と、前記グランド板と前記アンテナ板との間に位置づけられたアンテナプローブと、前記アンテナプローブを保持する樹脂製のプローブホルダと、ボトムケースおよびトップカバーから成る筐体とを有するアンテナ装置において、
   前記プローブホルダは、前記グランド板と前記アンテナ板との間の空間の略全部が樹脂で満たされるように、該グランド板と該アンテナ板との対向面積と同等以上のサイズを有すると共に、前記アンテナ板に面する面と、該面に形成された溝部とを備え、前記溝部内に挿入された前記アンテナプローブを保持し、
   前記グランド板、前記アンテナプローブを保持した前記プローブホルダ、および前記アンテナ板は、積層した状態で前記トップカバーの内側に取り付けられ、
   前記アンテナプローブと前記アンテナ板とは、前記プローブホルダにより、両者間に所定の距離が置かれて電気的に絶縁されることを特徴とするアンテナ装置。
2. 前記溝部内には、前記アンテナプローブを前記溝部内に保持する突起が形成されており、
   前記溝部の深さおよび前記突起の高さ位置は、該溝部内に挿入されて該突起に保持された前記アンテナプローブと前記アンテナ板との間に前記距離が置かれて電気的に絶縁されるように設定されている請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 金属を含有する材料から成り、前記グランド板の面積と同等以上のサイズを有し、該グランド板の下方に配置された付加的なグランド手段を有し、前記付加的なグランド手段は、前記グランド板と同電位にされている請求項１または２に記載のアンテナ装置。
4. 前記付加的なグランド手段は、金属板、前記ボトムケースの内側底面上に貼り付けられた金属製のシート、または、該ボトムケースの該内側底面上に塗布された導電性塗料によって構成される請求項３に記載のアンテナ装置。

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