JP5303042B2 - アンテナ装置 - Google Patents
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Description
本発明の第1の実施形態は、立設した2枚の基板にアンテナパターンを形成することで横長な螺線形状のエレメント(第1ヘリカル部、第2ヘリカル部)を実現するものである。本実施形態のアンテナ部は、金属系の導電性物質(例えば銅等)をエッチング等してアンテナパターンを形成し、各基板上のアンテナパターンを導電性部材(例えばワイヤ等)で接続することで行う。このため、本実施形態では、本発明が適用されるヘリカルエレメント(横長な螺線形状のエレメント)を製造するのに手間がかからず短時間で済み、また性能にぶれの少ない一定品質のアンテナ装置が得られ、さらに狙いのアンテナ特性とするための微調整を容易に行うことができる。また、以下の図示例では、第2ヘリカル部の横方向(螺線軸と垂直な長手方向)の長さ、即ち、螺旋軸の軸方向と垂直な短辺方向から見た第2ヘリカル部の横幅が、第1ヘリカル部の横幅と同じかそれより短くなるように構成している(トップロード部分が他の部分より大きい一般的なトップロード型とは逆の形状)。即ち、下側に配置される第1ヘリカル部のほうが太く、上側に配置される第2ヘリカル部のほうが細く構成されている。しかしながら、本発明はこれに限定されず、アンテナ部の収容スペースによっては、第1ヘリカル部のほうが細く、第2ヘリカル部のほうが太く構成されても良い。以下、本実施形態のより具体的な例について実施例として述べる。
本実施形態の第1の実施例としてのアンテナ装置は、電波の放射及び受け取りを行うアンテナ部とこれを支持するベース部を備え、2枚の基板がベース部上に所定の間隔をもって略平行に立設される。そして、基板上に線路状のアンテナパターンを直線で形成し各パターンを接続して第1ヘリカル部とし、第1ヘリカル部の上方でベース部側と逆の端部を含む所定領域にべた状のアンテナパターンを形成し各パターンを接続して第2ヘリカル部としている。
本実施形態の第2の実施例としてのアンテナ装置は、実施例1と略同様の構成であるが、図11に示すように、第1ヘリカル部を構成する線路状パターンの間隔(パターン同士の間隔)をより広くし、第1ヘリカル部についてより疎巻きの螺線形状を形成するようにしている点が実施例1(図2(a)参照)と異なる。
本実施形態の第3の実施例としてのアンテナ装置は、実施例1と略同様の構成であるが、図13に示すように、ベース部に立設した2枚の基板の間隔をより広くし、第1ヘリカル部及び第2ヘリカル部で構成されるアンテナ部についてより大きな巻きの螺線形状を形成するようにしている点が実施例1(図2(b)参照)と異なる。なお、本実施例において、2枚の基板の間隔が各線路状パターンの間隔より広くなるように構成することも可能である。
本実施形態の第4の実施例としてのアンテナ装置は、実施例1と略同様の構成であるが、図16に示すように、第1ヘリカル部をGND(アンプ部140)からより離間させて配置するようにしている点が実施例1(図2(a)参照)と異なる。なお、ここでいうGNDは、大地と等価とみなされるグラウンドベースと同等の役割をするものを意味する(以下、同じ)。
本実施形態の第5の実施例としてのアンテナ装置は、実施例1と略同様の構成であるが、図19に示すように、GND(アンプ部140)を基板上ではなくベース部上に配置するようにしている点が実施例1と異なる。即ち、本実施例では、アンプ部140をアンプ基板収納スペース122上に配置し、基板上にはアンテナパターン(線路状パターン131、べた状パターン132)のみ形成している。
本実施形態の第6の実施例としてのアンテナ装置は、実施例1と略同様の構成であるが、図21に示すように、2枚の基板を平行ではなく開口気味に(ベース部側が狭く第2ヘリカル部側が広くなるように)配置するようにしている点が実施例1(図2(c)参照)と異なる。本実施例のポイントは、第2ヘリカル部が開口状態(外側に向けて開いた状態)となるように配置されている点である。したがって、上記のほか、第1ヘリカル部が形成される基板を平行に配置し、第2ヘリカル部が形成される基板のみ開口気味に配置するようにしても良い。
本実施形態の第7の実施例としてのアンテナ装置は、実施例1と略同様の構成であるが、図24に示すように、第2ヘリカル部を後方(アンテナ装置を取り付ける向きから見た場合の後方)に延長して突出させている点が実施例1(図2(a)参照)と異なる。即ち、第2ヘリカル部の一部が、螺旋軸方向から見てベース部の長手方向の端部側に突出して配置されている。本実施例のポイントは、「延長して突出」と記載しているように、単に第2ヘリカル部を後方にずらして配置するのではなく、第2ヘリカル部の表面積が大きくなるように形成し、かつ、拡大した領域を後方に配置する点である。しかしながら、本発明はこれに限定されず、第2ヘリカル部の横幅は変えず、第1ヘリカル部に対して単にオフセットするように第2ヘリカル部を後方に突出させて配置しても良い。即ち、本実施例では、第2ヘリカル部は、螺旋軸方向(上方向)から見てベース部120の長手方向の端部側に突出して配置されれば良い。
本発明の第2の実施形態は、実施形態1と同様に第1ヘリカル部及び第2ヘリカル部により横長な螺線形状のエレメントを実現するものであるが、第2ヘリカル部を基板上のアンテナパターンではなく、板状の導電性部材(例えば銅版等)により構成する。つまり、基板は第1ヘリカル部の線路状パターンが印刷される領域まであれば良く(第1ヘリカル部の先端から上部は不要)、不要となる分だけ基板コストを削減することが可能である。また、板状の導電性部材を折り曲げて第2ヘリカル部を形成するためその製作は比較的容易で、本発明が適用されるヘリカルエレメント(横長な螺線形状のエレメント)を製造するのに手間がかからず短時間で済むという点では実施形態1と同様である。
本発明の第3の実施形態は、単位長さ当たりの表面積(電波放射するための空気に触れる部分の面積)の異なる2つの板状の導電性部材により第1ヘリカル部及び第2ヘリカル部を構成し、横長な螺線形状のエレメントを実現するものである。表面積の小さい方の板状の導電性部材により螺線形状の第1ヘリカル部を構成し、表面積の大きい方の板状の導電性部材により第2ヘリカル部を構成する。本実施形態では、横長な螺線形状のヘリカルエレメントの実現に基板を用いず、安価な導電性部材により構成するため、製造コストを大幅に抑制することが可能である。また、後述するように、第1ヘリカル部については、例えば1枚の板から半円形状を複数打ち抜いてこれらを折り返すことで製造することができ、第2ヘリカル部については、例えば板状の導電性部材を折り曲げることで製造することができ、第1ヘリカル部及び第2ヘリカル部の製作は比較的容易といえる。つまり、本発明が適用されるヘリカルエレメント(横長な螺線形状のエレメント)を製造するのに手間がかからず、短時間で済むという点では実施形態1及び2と同様である。
図28は、本実施形態の第1の実施例としてのアンテナ装置の構成を示した図で、図28(a)は斜視図、図28(b)は正面図を表す。本実施例のアンテナ装置は、電波の放射及び受け取りを行うアンテナ部330とこれを実装するベース部320を備え、アンテナ部300を支持するアンテナ支持部350がベース部320上に設置されている。また、ベース部320における車両取り付け面(アンテナ取り付け部326の設置面)と反対の面には、パッチアンテナ設置用スペース321及びアンプ基板収納スペース322が形成されており、アンプ基板収納スペース322上にアンプ部340が配置されている。これは、実施形態1や2のようにアンプ部の配置スペースを有する基板を用いていないこと、より良好なアンテナ特性を得ることが好ましいことを考慮したためである。
図29は、本実施形態の第2の実施例としてのアンテナ装置の構成を示した図で、図29(a)は斜視図、図29(b)は正面図を表す。本実施例のアンテナ装置も、実施例1(図28)と略同様な構成であるが、板金コイル331が設置面に対して水平に寝かせた状態で巻かれて横長の螺線形状を形成している点で実施例1(垂直に立たせた状態で巻かれている)と異なる。つまり、図29(b)に示すように、板金コイル331における所定幅を有する面がアンテナ支持部350の側面と略垂直な向きで該側面の周囲を巻き付くような横長の螺線形状をなしている。
図30は、本実施形態の第3の実施例としてのアンテナ装置の構成を示した図で、図30(a)は斜視図、図30(b)は正面図を表す。本実施例のアンテナ装置も、実施例1(図28)や2(図29)と略同様な構成であるが、板金コイル331が設置面に対してどのような状態で巻かれているかという点で実施例1及び2と異なる。本実施例は、実施例1と2の折衷的なもので、板金コイル331が設置面に対して斜めに傾斜させた状態で巻かれて横長の螺線形状を形成している。つまり、図30(b)に示すように、板金コイル331における所定幅を有する面がアンテナ支持部350の側面に対して所定の角度傾いた状態で該側面の周囲を巻き付くような横長の螺線形状をなしている。
本発明の第4の実施形態は、フィルムアンテナにより第1ヘリカル部を構成するとともに、第1ヘリカル部より単位長さ当たりの表面積(電波放射するための空気に触れる部分の面積)が大きい板状の導電性部材により第2ヘリカル部を構成し、横長な螺線形状のエレメントを実現するものである。本実施形態では、実施形態3と異なり、第1ヘリカル部にフィルムアンテナを用いており、支持部材側面にフィルムアンテナを巻き付けて貼付し第2ヘリカル部と接続することでヘリカルエレメントを製作でき、製造コストの大幅な抑制に加えて、より簡易な製造が可能となる。
本発明の第5の実施形態は、第2ヘリカル部を複数の巻段に巻回して構成するものである。上述の実施形態は、第2ヘリカル部は1巻きだけ巻回、即ち、1段の巻段だけ巻回したような構成であるが、本実施形態では、第2ヘリカル部を分割し、複数の段数に螺旋状になるように巻回している。これにより、第1ヘリカル部の電気長を短くする一方、ベース部からなるべく遠い第2ヘリカル部において電気長を長くすることが可能となる。この構成によれば、グラウンドとの干渉を低減でき、アンテナ利得を向上させることが可能となる。
<実施例1>
図31は、本実施形態の第1の実施例としてのアンテナ装置の構成を示した側面図である。基本的な構成は実施形態1の実施例1(図2)と略同様な構成であるが、この例では、第2ヘリカル部を構成するべた状パターン132を2段とし、2巻分巻回した構成としている。即ち、第2ヘリカル部が第1ヘリカル部より単位長さ当たりの表面積が大きくなるように構成されたまま、第2ヘリカル部を複数の巻段に巻回している。第2ヘリカル部は、例えば基板150上に形成されるベタ状のパターンにスリットを入れ上下に分割し、ワイヤ133を用いて螺旋状に巻回されるように構成すれば良い。また、実施形態2のような板状の導電性部材を、複数の巻段に巻回されるように折り曲げて構成しても良い。
図32は、本実施形態の第2の実施例としてのアンテナ装置の構成を示した側面図である。本実施例のアンテナ装置も、実施例1(図31)と略同様な構成であるが、この例では第2ヘリカル部が上段に行くにしたがって後方(アンテナ装置を取り付ける向きから見た場合の後方)に延長して突出させている点が実施例1(図31)と異なる。これにより、実施形態1の実施例7(図24)と同様の作用効果が得られる。
[実施形態6]
本発明の第6の実施形態は、アンテナ部について、第2ヘリカル部の先端にさらにアンテナエレメントを追加し、シャークフィン形状の頂端部分の少ない空間を有効活用したものである。図33は、本実施形態のアンテナ装置の構成を示した斜視図である。基本的な構成は実施形態5と略同様な構成であるが、この例では、アンテナ部130が、さらにアンテナエレメント134を有している点が異なる。アンテナエレメント134は、ベタ状パターン132で構成される第2ヘリカル部の先端に接続されるものである。そして、アンテナエレメント134は、螺旋軸の軸方向と垂直な短辺方向から見て第2ヘリカル部の頂端部に沿って配置される。アンテナエレメント134は、例えば螺旋軸の軸方向と垂直な長手方向から見て螺旋軸を通るように、即ち、長手方向に第2ヘリカル部の中心を横切るように配置されれば良い。しかしながら、これは中心ではなく偏らせて配置されても良い。また、アンテナエレメント134は、板状で且つ板面が側面側を向くように配置されたブレード形状のものを示した。これにより、シャークフィン形状のアンテナカバーの頂端部分の狭い領域に丁度収まるように構成することができる。なお、アンテナエレメント134はブレード形状に限らず、線状素子であっても良い。また、図示例では実施形態5に示されるような複数の巻段に巻回される第2ヘリカル部を示しているが、本発明はこれに限定されず、実施形態1等のような1巻の第2ヘリカル部であっても適用可能である。また、この実施形態6で説明されるアンテナエレメントは、上述した実施形態1から5の何れにも適用可能である。
110 アンテナカバー
120,220,320 ベース部
121,221,321 パッチアンテナ設置用スペース
122,222,322 アンプ基板収納スペース
126,326 アンテナ取り付け部
130,230,330 アンテナ部
131,231 線路状パターン
132 べた状パターン
133,233 ワイヤ
134 アンテナエレメント
140,340 アンプ部
150,250 基板
160,260 同軸ケーブル
232,332 板状の導電性部材
331 板金コイル
350 アンテナ支持部
Claims (14)
- 低背型の車両用のアンテナ装置であって、該アンテナ装置は、
車両に固定されるベース部と、
前記ベース部に支持され、ベース部に近い側の第1ヘリカル部と、ベース部から遠い側の第2ヘリカル部とを具備するアンテナ部であって、第2ヘリカル部が第1ヘリカル部より単位長さ当たりの表面積が大きくなるように構成される、アンテナ部と、
を具備することを特徴とするアンテナ装置。 - 請求項1に記載のアンテナ装置において、前記アンテナ部は、螺線軸を通り軸方向と垂直な長手方向の長さが軸方向の高さより大きい部位を有することを特徴とするアンテナ装置。
- 請求項1又は請求項2に記載のアンテナ装置において、前記第1ヘリカル部は、アンテナ部を2波対応アンテナとした場合における高周波帯の共振周波数に調整されることを特徴とするアンテナ装置。
- 請求項1乃至請求項3の何れかに記載のアンテナ装置において、前記第2ヘリカル部は、螺旋軸を通り軸方向と垂直な方向から見て、第1ヘリカル部を覆わないように配置されることを特徴とするアンテナ装置。
- 請求項1乃至請求項4の何れかに記載のアンテナ装置において、前記第2ヘリカル部は、螺旋軸の軸方向と垂直な短辺方向から見た横幅が、第1ヘリカル部の横幅と同等以下であることを特徴とするアンテナ装置。
- 請求項1乃至請求項5の何れかに記載のアンテナ装置において、前記第2ヘリカル部は、その一部が螺旋軸方向から見てベース部の長手方向の端部側に突出して配置されることを特徴とするアンテナ装置。
- 請求項1乃至請求項6の何れかに記載のアンテナ装置において、前記第1ヘリカル部は、ベース部に支持され基板面が対向するように配置される2枚の基板の少なくとも対向面と反対の面に形成される線状のアンテナパターンを含んで構成されることを特徴とするアンテナ装置。
- 請求項7に記載のアンテナ装置において、前記第2ヘリカル部は、2枚の基板の少なくとも対向面と反対の面で、ベース部側と反対側の端部を含む所定領域に形成されるアンテナパターンを含んで構成されることを特徴とするアンテナ装置。
- 請求項1乃至請求項6の何れかに記載のアンテナ装置において、前記第2ヘリカル部は、一枚板を折り曲げて形成される導電性部材で構成されることを特徴とするアンテナ装置。
- 請求項9に記載のアンテナ装置において、前記第1ヘリカル部は、フィルム状の基材上に形成される線状のアンテナパターン、ワイヤ状の導電性部材、打ち抜き形成される板状の導電性部材、又は、ベース部に支持され基板面が対向するように配置される2枚の基板の少なくとも対向面と反対の面に形成される線状のアンテナパターンの何れかで構成されることを特徴とするアンテナ装置。
- 請求項1乃至請求項10の何れかに記載のアンテナ装置において、前記第2ヘリカル部は、複数の巻段に巻回されることを特徴とするアンテナ装置。
- 請求項11に記載のアンテナ装置において、前記第2ヘリカル部は、第1ヘリカル部から遠い側の巻段が、第1ヘリカル部に近い側の巻段よりも螺旋軸方向から見てベース部の長手方向の一方の端部側に、より突出して配置されることを特徴とするアンテナ装置。
- 請求項1乃至請求項12の何れかに記載のアンテナ装置において、前記アンテナ部は、さらに、第2ヘリカル部の先端に接続され、螺旋軸の軸方向と垂直な短辺方向から見て第2ヘリカル部の頂端部に沿って配置されるアンテナエレメントを具備することを特徴とするアンテナ装置。
- 請求項1乃至請求項13の何れかに記載のアンテナ装置において、前記ベース部は、樹脂からなることを特徴とするアンテナ装置。
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