JP5133807B2

JP5133807B2 - 車載用アンテナ

Info

Publication number: JP5133807B2
Application number: JP2008195706A
Authority: JP
Inventors: 桂聖川
Original assignee: Kojima Industries Corp
Current assignee: Kojima Industries Corp
Priority date: 2008-07-30
Filing date: 2008-07-30
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2028-07-30
Also published as: JP2010034925A

Description

本発明は、車載用アンテナの構造に関する。

車両にはラジオ、テレビ、無線等の受信装置が多く搭載されている。そして、これらの受信装置それぞれの周波数に応じたアンテナが車両に装備されている。このようなアンテナを車外に設置することによって受信することは可能ではあるが、一般の乗用車においては、美観、スペースの点から好ましくない。そこで、車両に取り付けられているエアスポイラ等の樹脂製中空体からなる外装品の内部空間にアンテナを設置することによりスペースの共用化並びに外観上の車両全体の見栄えの向上を図っている。

エアスポイラの内部に取り付けられるアンテナは、金属薄板の素子が用いられることが多く、素子単体では強度が不足してその形状を保つように取り付けることができない。このため、素子を強度のある樹脂板に取り付け、この樹脂板に取り付け用ブラケットをねじ止めし、エアスポイラの内部に固定する方法が用いられている(例えば、特許文献１参照)。

特開２００８−９２４６３号公報

しかし、樹脂は誘電体であるため、素子を大きな面積で密着させると、アンテナの受信感度に影響が表れ、樹脂板の構造、材質、形状によってはアンテナの受信感度が大きく低下する場合がある。

一方、近年、デジタルテレビ用アンテナをバンパなどに搭載する場合が多くなってきている。この場合、車両の振動などによってアンテナ素子が振動しないように、素子を樹脂製の固定部材で両面から挟みこんで取り付ける場合がある。このような場合には、アンテナ素子は両面から誘電体である樹脂の影響を受けて、より大きく受信性能が低下してしまう場合がある。

本発明は、車載用アンテナにおいて、アンテナエレメントが取り付けられる部材のアンテナ受信感度への影響を抑制することを目的とする。

本発明の車載用アンテナは、一端に給電点が設けられた長辺と、長辺に対向する短辺と、短辺と直角以上の内角をもって短辺から長辺に向かって延びる各斜辺とを有する２つの板状の台形素子を含み、各給電点が隣接し、各給電点から反対方向に延びるよう各台形素子が配置された平面ダイポールアンテナと、各台形素子の各短辺に対向して配置される共通の板状の無給電素子とが樹脂フィルムで一体に固定されたアンテナエレメントと、アンテナエレメントが取り付けられる表面を備える誘電体のフレームと、を備える車載用アンテナであって、フレームは、アンテナエレメントが表面に取り付けられた際に各給電点の近傍が位置する第１の領域と、台形素子の短辺と無給電素子とが共に位置する第２の領域とが穴状となっていること、を特徴とする。

本発明の車載用アンテナにおいて、第１の領域と第２の領域は、フレームの表面に設けられた窪みまたはフレームを貫通する孔または窪みと孔とを組み合わせたものであること、としても好適である。

本発明の車載用アンテナにおいて、フレームの表面との間にアンテナエレメントを挟み込む平面を備える誘電体のブラケットを含み、ブラケットは、平面にアンテナエレメントを挟み込んだ際に各給電点の近傍が位置する第３の領域が穴状となっていること、としても好適であるし、第３の領域は、ブラケットの平面に設けられた窪みまたはブラケットを貫通する孔または窪みと孔とを組み合わせたものであること、としても好適であるし、ブラケットの台形素子の延びる方向の幅は、各短辺の各給電点側にある各端点間の幅よりも小さいこと、としても好適である。

本発明は、車載用アンテナにおいて、アンテナエレメントが取り付けられる部材のアンテナ受信感度への影響を抑制することができるという効果を奏する。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。図１に示すように、本実施形態の車載用アンテナ１０は、中空車両用外装品であるバンパ５０の内面５１に取り付けられるもので、アンテナエレメント２１とフレーム３１とを含むアンテナサブアセンブリ２０と、バンパ５０の内面５１に固定されるブラケット４０とを備え、アンテナエレメント２１はフレーム３１に取り付けられ、フレーム３１は取り付け孔３２を通るねじ６０によってアンテナエレメント２１をブラケット４０の平面４８との間に挟みこみながらブラケット４０に着脱自在に取り付けられている。

図１に示すように、ブラケット４０は、アンテナサブアセンブリ２０が取り付けられる平面４８を含む四角板のベース部材４１と、ベース部材４１から左右に伸びる取付アーム４２と、ベース部材４１の中央の平面４８からアンテナエレメント２１と反対側に窪んだ窪み４６とを備えている。ベース部材４１の中央にはねじ６０がねじ込まれるねじ孔４５を含む四角形のナット部材４４がはめ込まれている。また、窪み４６のバンパ５０の内面５１に向かう側はバンパ５０の内面５１に向かって突出する凸面となっている。取付アーム４２のバンパ５０の内面５１に向かう側の表面と窪み４６のバンパ５０の内面５１に向かう側の表面には固定用の両面テープが取り付けられ、ブラケット４０は両面テープによってバンパ５０の内面５１に固定されている。

図２に示すように、アンテナエレメント２１は、デジタルテレビ放送を受信するための金属薄板の台形素子２２と、素子２２の表面を覆う防水性の樹脂フィルム２３と、素子２２と離れて配置された無給電素子２６とを備えている。台形素子２２は、一端に給電点２７が設けられた長辺２２ａと、長辺２２ａに対向する短辺２２ｂと、短辺２２ｂと直角以上の内角θ₁、θ₂をもって短辺２２ｂから長辺２２ａに向かって延びる各斜辺２２ｃ，２２ｄとを有している。各台形素子２２は、各給電点２７が隣接し、各給電点２７から反対方向に延びるよう各台形素子２２が樹脂フィルム２３の上に固定された平面ダイポールアンテナを構成している。

また、無給電素子２６は、各台形素子２２の各短辺２２ｂと対向して配置され、各台形素子２２の延びる方向に沿って延びる帯板状の共通の素子で、その長さは、各台形素子２２の各短辺２２ｂの各給電点２７と反対側にある各端点２８ｂの間の長さよりも短い。このため、無給電素子２６の各台形素子２２の延びる方向の両端は各端点２８ｂよりも給電点２７側となっている。また、無給電素子２６は、各台形素子２２と共に樹脂フィルム２３で同一面状に一体に固定されている。

アンテナエレメント２１の給電点２７には、図１に示すバラン２４が接続され、バラン２４にはアンテナの出力ケーブル２５が接続されている。バラン２４は樹脂モールドによって防水処理がされており、各素子２２，２６の表面を覆う樹脂フィルム２３の外面と一体となるようにモールドされ、アンテナエレメント２１とバラン２４に外部から水が入り込まないよう構成されている。樹脂モールドされたバラン２４はフレーム３１に設けられたホルダ３３に差し込まれて固定されている。また、アンテナエレメント２１と樹脂フィルム２３とは柔軟性があり、人間の力で自由に曲げることができる。

図２、図３に示すように、アンテナエレメント２１が表面３６に取り付けられている樹脂製のフレーム３１は、アンテナエレメント２１が表面３６に取り付けられた際に各給電点２７の近傍が位置する第１の領域に表面３６からアンテナエレメント２１と反対方向に凹んだ窪み３５が形成されている。窪み３５は、フレーム３１の中央の下部に設けられ、各台形素子２２の延びる幅方向に向かって、各台形素子２２の給電点２７側の斜辺２２ｃの略中央まで伸び、フレーム３１の下部から各台形素子２２の各短辺２２ｂに向かって斜辺２２ｃの略中央まで延びている。

また、フレーム３１は、アンテナエレメント２１が表面３６に取り付けられた際に各台形素子２２の各短辺２２ｂと各無給電素子２６とが共に位置する各第２の領域に表面３６からアンテナエレメント２１と反対方向に凹んだ各窪み３４が形成されている。窪み３４は、各台形素子２２の延びる幅方向に向かって、各短辺２２ｂの給電点２７の側にある端点２８ａよりも若干給電点２７寄りの位置から各短辺２２ｂの反対側の端点２８ｂを越える位置まで延び、各台形素子２２から無給電素子２６に向かう方向に沿って、各短辺２２ｂよりも若干給電点２７寄りから無給電素子２６を超える位置まで延びている。

図３（ａ）に示すように、給電点２７を含む面の断面では、給電点２７の近傍に窪み３５が形成され、窪み３５のある領域では、各台形素子２２はフレーム３１の表面３６に密着しないよう構成されている。また、図３の（ｂ）に示すように台形素子２２の短辺２２ｂと無給電素子２６とが共に位置する領域には各窪み３４が形成され、窪み３４のある領域では、各短辺２２ｂと各台形素子２２の延びる方向に沿って各短辺２２ｂと同様の位置にある無給電素子２６の部分とがフレーム３１の表面３６に密着しないよう構成されている。

以上のように構成された車載用アンテナ１０の動作について図４から図６を参照しながら説明する。図４に示すように、各台形素子２２の各給電点２７に給電されると、各給電点２７から各台形素子２２の両端に向かって電流が流れて電波が放射される。この際の各台形素子２２には給電点２７に近いほど大きい電流が流れ、給電点から遠くなるほど流れる電流の大きさは小さくなってくる。図４の等高線２９は各台形素子２２に流れる電流の大きさが等しくなる点を結んだもので、図中の大と記載した矢印の方向に向かって電流の大きさが大きくなり、図中の小と記載した矢印の方向に向かって電流の大きさが小さくなる。図４に示すように、給電点２７の近傍及び、給電点２７から短辺２２ｂに延びる斜辺２２ｃ及び給電点２７に近い長辺２２ａの領域には大きな電流が流れる領域ができる。また、各台形素子２２の延びる方向に沿って各短辺２２ｂと同様の位置にある無給電素子２６の部分にも大きな電流が流れる。また、短辺２２ｂにもかなり大きな電流が流れる。

このことは、給電点２７の近傍と、短辺２２ｂと、各台形素子２２の延びる方向に沿って各短辺２２ｂと同様の位置にある無給電素子２６の部分と、が誘電体である樹脂のフレーム３１の表面３６に密着すると車載用アンテナ１０の受信特性に大きな影響が出るとことを示している。実際には、台形素子２２に流れる最大電流の略１／３程度の電流が流れる部分が誘電体である樹脂のフレーム３１と密着すると車載用アンテナ１０の受信特性に影響が出てくる。従って、台形素子２２に流れる最大電流の略１／３程度以上の領域、つまり、各給電点２７の近傍、各短辺２２ｂの近傍、各台形素子２２の延びる方向に沿って各短辺２２ｂと同様の位置にある無給電素子２６の部分近傍の各素子２２，２６をフレーム３１と密着させないようにすることによってフレーム３１の車載用アンテナ１０の受信特性への影響を低減することができる。

本実施形態では、給電点２７の近傍と、短辺２２ｂと、各台形素子２２の延びる方向に沿って各短辺２２ｂと同様の位置にある無給電素子２６の部分と、がフレーム３１の表面３６に密着しないように窪み３４，３５を設けているので、各素子２２，２６がフレーム３１の影響を受けることを抑制することができる。この結果、図５に示すように、窪み３４，３５のない場合のアンテナエレメントのリターンロスの特性を示す一点鎖線ｂに比較して、窪み３４，３５を設けた本実施形態の車載用アンテナ１０のアンテナエレメント２１のリターンロスを示す実線ａはほとんど一点鎖線ｂの下側となっており、本実施形態のアンテナエレメント２１はリターンロスが少なく、フレーム３１による影響を抑制して受信特性が向上していることがわかる。また、図６に示すように、アンテナエレメント２１を図１に示すようにバンパ５０の内部に組み込んだ際の窪みを設けない場合のアンテナの受信感度示す一点鎖線ｄに比較して、本実施形態の車載用アンテナ１０の受信特性を示す実線ｃはほとんど一点鎖線ｄの上となっており、アンテナとしての受信特性も改善されていることがわかる。

以上述べたように、本実施形態の車載用アンテナ１０は、アンテナエレメント２１が取り付けられるフレーム３１のアンテナ受信感度への影響を抑制することができ、受信特性を改善することができるという効果を奏する。

以下、図７から図９を参照しながら他の実施形態について説明する。図１から図６を参照して説明した実施形態と同様の部分には同様の符号を付して説明は省略する。

図７に示す実施形態は、図１から図６を参照して説明した実施形態の窪み３４，３５に代わってフレーム３１を貫通する孔３７，３８を設けたものである。他の部分は先に説明した実施形態と同様である。窪み３４，３５を孔３７，３８とすることによってよりフレーム３１を構成する樹脂と各素子２２，２６とをより大きく離すことができることから、よりフレーム３１の受信特性への影響を低減し、車載用アンテナ１０の受信特性を向上させることができるという効果を奏する。

図８に示す実施形態は、左右にそれぞれ配置されていた各窪み３４を一体のコの字形の窪み３４ａとしたものである。本実施形態は、先に図１から図６を参照して説明した実施形態と比較して、各短辺２２ｂの間の領域にある電流分布の大きい無給電素子２６がフレーム３１の表面３６に密着しないように構成されている。本実施形態も先に図１から図６を参照して説明した実施形態よりもフレーム３１の受信特性への影響を低減し、車載用アンテナ１０の受信特性を向上させることができるという効果を奏する。

図９に示す実施形態は、図８に示した実施形態の窪み３４ｂの幅を各台形素子２２の各短辺２２ｂの中央付近までとし、窪み３４ｂの各台形素子２２の延びる側に孔３９を設けたものである。本実施形態の効果は図８を参照して説明した実施形態と同様であるが、孔３９を用いているため、フレーム３１を軽量化することができるという効果を奏する。

図１０と図１１を参照して本発明の他の実施形態について説明する。なお、図１０においては、取付アーム４２の図示は省略している。本実施形態は、図１から図６を参照して説明した実施形態と同様のアンテナエレメント２１をフレーム３１との間に挟み込むブラケット４０を備えるものである。本実施形態のブラケット４０のベース部材４１は、アンテナエレメント２１をフレーム３１の表面３６との間に挟み込む平面４８を備えている。そして、ベース部材４１には、平面４８にアンテナエレメント２１を挟み込んだ際に各給電点２７の近傍が位置する第３の領域に窪み４６が設けられている。また、ベース部材４１の台形素子２２の延びる方向の幅Ｗ₁は、各短辺２２ｂの各給電点側にある各端点２８ｂの間の幅Ｗ₂よりも小さくなっている。

このため、図１１（ａ）に示すように、ベース部材４１とフレーム３１との間にアンテナエレメント２１を挟みこんだ際に、給電点２７の近傍はフレーム３１の表面３６にもベース部材４１の平面４８にも密着せず、図１１（ｂ）に示すように、各台形素子２２の短辺２２ｂと各台形素子２２の延びる方向に沿って各短辺２２ｂと同様の位置にある無給電素子２６の部分とがフレーム３１の表面３６にもベース部材４１の平面４８にも密着しないよう構成されている。このことから、本実施形態はフレーム３１のアンテナエレメント２１への影響を抑制することができると共に、誘電体の樹脂で形成されたブラケット４０によるアンテナエレメント２１の受信特性の影響も同時に抑制することができ、更に車載用アンテナ１０の性能を向上させることができるという効果を奏する。

本実施形態では、平面に窪み４６を設けることとして説明したが、アンテナエレメント２１とベース部材４１の平面４８とが密着しないようにできれば、貫通孔としても良いし、貫通孔と窪みとを組み合わせて構成するようにしてもよい。

本発明の実施形態における車載用アンテナのバンパへの組み付けを示す斜視図である。本発明の実施形態における車載用アンテナをアンテナエレメント側から見た平面図である。図２に示すＡ−ＡおよびＢ−Ｂの断面を示す断面図である。本発明の実施形態における車載用アンテナの電流分布を示す説明図である。本発明の実施形態における車載用アンテナのアンテナエレメントの周波数に対するリターンロスを示すグラフである。本発明の実施形態における車載用アンテナの周波数に対する受信感度を示すグラフである。本発明の他の実施形態における車載用アンテナの図２のＡ−ＡおよびＢ−Ｂに対応する位置の断面を示す図である。本発明の他の実施形態における車載用アンテナをアンテナエレメント側から見た平面図である。本発明の他の実施形態における車載用アンテナをアンテナエレメント側から見た平面図である。本発明の他の実施形態における車載用アンテナをブラケット側から見た平面図である。図１０に示すＣ−ＣおよびＤ−Ｄの断面を示す断面図である。

符号の説明

１０車載用アンテナ、２０アンテナサブアセンブリ、２１アンテナエレメント、２２台形素子、２２ａ長辺、２２ｂ短辺、２２ｃ，２２ｄ斜辺、２３樹脂フィルム、２４バラン、２５出力ケーブル、２６無給電素子、２７給電点、２８ａ，２８ｂ端点、２９等高線、３１フレーム、３２取り付け孔、３３ホルダ、３４，３５，４６窪み、３６表面、３７，３８，３９孔、４０ブラケット、４１ベース部材、４２取付アーム、４４ナット部材、４５孔、４８平面、５０バンパ、５１内面、６０ねじ、Ｗ₁，Ｗ₂ 幅、θ₁，θ₂ 内角。

Claims

一端に給電点が設けられた長辺と、長辺に対向する短辺と、短辺と直角以上の内角をもって短辺から長辺に向かって延びる各斜辺とを有する２つの板状の台形素子を含み、各給電点が隣接し、各給電点から反対方向に延びるよう各台形素子が配置された平面ダイポールアンテナと、各台形素子の各短辺に対向して配置される共通の板状の無給電素子とが樹脂フィルムで一体に固定されたアンテナエレメントと、
アンテナエレメントが取り付けられる表面を備える誘電体のフレームと、を備える車載用アンテナであって、
フレームは、アンテナエレメントが表面に取り付けられた際に各給電点の近傍が位置する第１の領域と、台形素子の短辺と無給電素子とが共に位置する第２の領域とが穴状となっていること、
を特徴とする車載用アンテナ。
請求項１に記載の車載用アンテナであって、
第１の領域と第２の領域は、フレームの表面に設けられた窪みまたはフレームを貫通する孔または窪みと孔とを組み合わせたものであること、
を特徴とする車載用アンテナ。
請求項１または２に記載の車載用アンテナであって、
フレームの表面との間にアンテナエレメントを挟み込む平面を備える誘電体のブラケットを含み、
ブラケットは、平面にアンテナエレメントを挟み込んだ際に各給電点の近傍が位置する第３の領域が穴状となっていること、
を特徴とする車載用アンテナ。
請求項３に記載の車載用アンテナであって、
第３の領域は、ブラケットの平面に設けられた窪みまたはブラケットを貫通する孔または窪みと孔とを組み合わせたものであること、
を特徴とする車載用アンテナ。
請求項３または４に記載の車載用アンテナであって、
ブラケットの台形素子の延びる方向の幅は、各短辺の各給電点側にある各端点間の幅よりも小さいこと、
を特徴とする車載用アンテナ。