JP5681747B2 - 車載アンテナ装置 - Google Patents

Description

本発明は車載アンテナ装置に関し、特に、複数の周波数帯に対応し、スポイラやバックドア等の空洞体に内蔵する車載アンテナ装置に関する。

車両に搭載される複数の周波数帯に対応するアンテナ装置、例えば、ＡＭ／ＦＭ帯に対応するアンテナ装置には、ピラーアンテナやルーフマウントアンテナ、ガラスアンテナ等、種々のものが存在する。しかしながら、突出量の多いピラーアンテナは、接触等により折れ曲がる可能性が高いものである。また、ルーフマウントアンテナは、地上高が高くなるため立体駐車場や自動洗車機等において倒したり取り外す必要がある。また、ガラスアンテナは車種毎に固有の開発が必要となり開発コストや製造コスト等が高くなる問題もある。そして、近来では車両のデザインも重視されてきており、車両に搭載されるアンテナ装置は極力車両の美観を損ねないようなものが求められている。そこで、外観を損ねないようにスポイラに内蔵するアンテナも種々開発されている。

例えば、スポイラ内の空間に、車両の左右の端から端まで直線的なモノポールアンテナエレメントを配置したもの等が存在する。また、例えば特許文献１には、ＡＭ／ＦＭ帯に対応するアンテナをスポイラに内蔵したアンテナ装置が開示されている。また、特許文献２にも、ラジオ用アンテナやデジタルテレビ用アンテナをスポイラ内に配置する例が開示されている。

特開２０１１−０３５５１９号公報 特開２００８−２８３６０９号公報

しかしながら、これらの従来技術では、何れも車両進行方向に対してスポイラの左右の中心に配置されているものである。通常、スポイラの中心近傍にはハイマウントストップランプが設置されている。この場合、ハイマウントストップランプとの干渉により、Ｓ／Ｎ特性が悪化してしまう問題があった。また、サブアンテナを用いた構成の場合には、サブアンテナとの相互結合も問題となっていた。さらに、車両進行方向に対して左右の中心にアンテナエレメントが配置されると、指向性にヌルが発生してしまう。具体的には、ＦＭ帯において、水平偏波については車両前後方向にヌルが発生し、垂直偏波については車両左右方向にヌルが発生してしまう。その結果、利得が劣化する方向があるため、受信方向によって受信制度にばらつきが出てしまうことがあった。

本発明は、斯かる実情に鑑み、Ｓ／Ｎ特性及び指向性を改善した車載アンテナ装置を提供しようとするものである。

上述した本発明の目的を達成するために、本発明による車載アンテナ装置は、第１周波数帯に対応するアンテナ長を有し、第２周波数帯に対応する容量アンテナとしても機能するようにアンテナ有効容量を向上させるために屈曲され、略平面状に配置される複合アンテナエレメントを具備し、複合アンテナエレメントは、平面方向が車両の金属ボディに対して垂直方向側に角度を設けて配置されると共に、車両進行方向に対して空洞体内部の左右どちらかにオフセット配置され、配置位置近傍の車両の金属部分に接地されるものである。

ここで、複合アンテナエレメントは、メアンダ形状、スパイラル形状、空間充填曲線形状の少なくとも何れか１つからなるものであれば良い。

また、複合アンテナエレメントは、空洞体の中央近傍に設置されるハイマウントストップランプと干渉しない位置に配置されれば良い。

さらに、サブアンテナを有し、該サブアンテナは、複合アンテナエレメントがオフセット配置される位置とは反対側にオフセット配置されれば良い。

ここで、サブアンテナは、空洞体内部又は空洞体近傍のガラスに配置されれば良い。

さらに、複合アンテナエレメント用のアンプ回路を具備し、複合アンテナエレメントは、アンテナ用基板上に設けられ、アンプ回路は、アンテナ用基板とは異なるアンプ用基板上に設けられても良い。

また、複合アンテナエレメントは、平面方向が車両の金属ボディに対して略垂直となるように配置されれば良い。

本発明の車載アンテナ装置には、Ｓ／Ｎ特性及び指向性を改善可能であるという利点がある。

図１は、本発明の車載アンテナ装置を説明するための概略図である。 図２は、本発明の車載アンテナ装置を複合アンテナエレメントとして利用可能な具体的な例である。 図３は、本発明の車載アンテナ装置の指向性を説明するための図である。 図４は、本発明の車載アンテナ装置の複合アンテナエレメントが基板上に設けられる例を説明するための概略平面図である。

以下、本発明を実施するための形態を図示例と共に説明する。本発明の車載アンテナ装置は、スポイラ等の車両外装品やバックドア等、車両に固定される空洞体に内蔵されるものである。図１は、本発明の車載アンテナ装置を説明するための概略図であり、図１（ａ）が正面図であり、図１（ｂ）が上面図であり、図１（ｃ）が側面図であり、図１（ｄ）が他の例の側面図である。具体的には、図１（ａ）はバックドア側の図であり、図１（ｂ）は車両ルーフ側の図である。図示の通り、本発明の車載アンテナ装置は、例えば車両１に固定されるスポイラ２に内蔵される複合アンテナエレメント１０を有するものである。なお、図示例では、リアスポイラに内蔵される例を示した。ここで、スポイラとは、車両の空気力学的な観点やデザイン性の観点等から車体外部に設けられる所謂エアロパーツである。なお、本発明の車載アンテナ装置はスポイラに内蔵されるものには限定されず、電波を通すものであれば、即ち、金属等で覆われなければ、例えば樹脂性のバックドアや樹脂ルーフ、樹脂トランク等の空洞体に内蔵可能である。

複合アンテナエレメント１０は、第１周波数帯に対応するアンテナ長を有し、第２周波数帯に対応する容量アンテナとしても機能するようにアンテナ有効容量を向上させるために屈曲され、略平面状に配置されるものである。

ここで、第１周波数帯とは、例えばラジオのＦＭ帯やＤＡＢ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｕｄｉｏ Ｂｒｏａｄｃａｓｔ）やＵＨＦ（Ｕｌｔｒａ−Ｈｉｇｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）等の周波数帯であれば良い。アンテナエレメントは、これらの周波数帯に応じて、そのターゲット周波数の例えば１／４等のアンテナ長を有するものであれば良い。また、第２周波数帯とは、例えばラジオのＡＭ帯等をいう。本発明では、第２周波数帯に対応するために、容量アンテナとして機能するように屈曲させたアンテナエレメントを用いている。即ち、アンテナエレメントのアンテナ長を第１周波数帯に対応させると共に、これが第２周波数帯に対応する容量アンテナとなるように、略平面状に屈曲させてアンテナ有効容量を向上させている。屈曲させた形状としては、例えばメアンダ形状、スパイラル形状、空間充填曲線形状の少なくとも何れか１つからなるものであれば良い。

図２に、本発明の車載アンテナ装置を複合アンテナエレメントとして利用可能な具体的な例のいくつかを示す。図２（ａ）がメアンダ形状の例であり、図２（ｂ）がスパイラル形状の例であり、図２（ｃ）が空間充填曲線形状の例である。なお、本発明はこれらの図示例には限定されず、容量アンテナとなるように屈曲配置されると共にそのエレメント長が所定の周波数帯に対応したものであれば、如何なるエレメントの形状であっても良い。また、これら種々の形状を適宜組み合わせて用いても良い。本発明の車載アンテナ装置では、複合アンテナエレメント１０を例えばスポイラ２の内部空間に合わせて種々のエレメント形状とすることが可能である。なお、略平面状とは、例えば図２（ｂ）に示されるように、両面プリント基板１１の表と裏でスルーホールを用いてスパイラル形状に複合アンテナエレメント１０を配置した場合には、基板の片側表面上のみに存在しなくなるため、厳密には平面状とは言えなくなるが、このような状態であっても複合アンテナエレメントとして機能するので、このような状態を含むように略平面状としたものである。

また、複合アンテナエレメント１０は、基板上に配置されるものには限定されず、フィルムアンテナのようにフィルム上に配置されるものであっても良い。さらに、車載アンテナ装置の筺体等に直接這わせたものであっても良い。

そして、図１（ｃ）の側面図に示されるように、複合アンテナエレメント１０は、平面方向が車両１の金属ボディに対して略垂直となるように配置されている。なお、略垂直とは、金属ボディに対して正確に垂直である必要はなく、例えばスポイラ２の内部空間に合わせてある程度垂直から角度を持たせても良いように略垂直としたものである。車両１の金属ボディは導電性であるため、複合アンテナエレメント１０と結合する可能性があるので、結合量を減らすために車両１の金属ボディとは略垂直な位置関係となることが好ましい。即ち、結合量を減らすために、複合アンテナエレメント１０は、可能な限り金属ボディに対して垂直方向側に角度を設けて配置されれば良い。例えば、図１（ｄ）の側面図に示されるように、スポイラ２が車両１の金属ボディのルーフ側に重なるように配置されるものであった場合、複合アンテナエレメント１０は、空洞体であるスポイラ２の内部空間の中で、可能な限り車両進行方向側を下げ、車両進行方向と反対側を上げるように配置する。即ち、金属ボディに対して垂直方向側に角度を設けて配置されれば良い。このように、本発明の車載アンテナ装置は、その複合アンテナエレメントの平面方向が金属ボディに対して平行ではなく、垂直方向側に角度を設けて配置されるものも含むものである。これにより、金属ボディとの結合量を軽減することが可能となる。

さらに、図１（ａ）の正面図や図１（ｂ）の上面図にも示されるように、本発明の車載アンテナ装置に用いられる複合アンテナエレメント１０は、車両進行方向に対して例えばスポイラ内部の左右どちらかにオフセット配置されている。そして、オフセットされた配置位置近傍の車両１の金属部分に、複合アンテナエレメント１０が接地されている。図示例では、車両後方から見て右側にオフセット配置される例を示しているが、本発明はこれに限定されず、左側にオフセット配置されても勿論良い。

複合アンテナエレメント１０のオフセット配置位置としては、スポイラの中央近傍に設置されるハイマウントストップランプ３と干渉しない位置であれば良い。ハイマウントストップランプ３に重なるようにアンテナエレメントが配置されると、ハイマウントストップランプ３との干渉によりＳ／Ｎ特性が悪化してしまう。したがって、複合アンテナエレメント１０は、中央付近に設置されるハイマウントストップランプ３を避けて左右端何れか付近に配置されれば良い。

また、複合アンテナエレメント１０がオフセット配置されることで、以下に説明するように、指向性が改善される。図３は、本発明の車載アンテナ装置の指向性を説明するための図であり、図３（ａ）がＦＭ帯の水平偏波の指向性であり、図３（ｂ）がＦＭ帯の垂直偏波の指向性である。なお、比較例として、従来技術の直線的なモノポールアンテナエレメントの特性を点線で表し、中央配置された場合の特性を一点鎖線で表した。図示の通り、水平偏波特性については、直線的なモノポールアンテナエレメントや中央配置の場合には、車両進行方向の前後方向にヌルが発生していることが分かる。また、垂直偏波特性についても、直線的なモノポールアンテナエレメントや中央配置の場合には、車両進行方向の左右方向にヌルが発生していることが分かる。しかしながら、本発明の車載アンテナ装置では、オフセット配置されるので、車両１の金属ボディ形状との兼ね合いで放射パターンが左右不均等となるため左右で相殺されず、大幅な利得劣化の方向が無くなる。この結果、平均化利得が向上し、指向性の偏差が少なくなっていることが分かる。

また、本発明の車載アンテナ装置は、複合アンテナエレメント１０がオフセット配置されることで、オフセット配置される位置とは反対側にスペースが生まれる。そこで、例えばサブアンテナ２０を複合アンテナエレメント１０がオフセット配置される位置とは反対側にオフセット配置しても良い。サブアンテナ２０は、例えばＦＭ帯のサブアンテナであり、メインアンテナである複合アンテナエレメントとでダイバーシティを構成することも可能となる。サブアンテナ２０は、複合アンテナエレメント１０のオフセット配置位置とは反対側のスポイラ内部に配置されば良い。また、オフセット配置位置とは反対側のスポイラ近傍のガラスに配置されても良い。サブアンテナ２０は、ＦＭ帯のアンテナに限らず、例えばＤＡＢやＤＴＶ等、他の周波数帯のアンテナであっても良く、配置位置を相互結合が起きない位置にすることが可能となる。これによりさらなる複合化も可能となる。従来技術の直線的なモノポールアンテナエレメントの場合には、スポイラ全体に直線的にエレメントが存在するためサブアンテナとの相互結合の問題があったが、本発明では、サブアンテナを複合アンテナエレメントのオフセット配置位置とは反対側に配置可能となるため、相互結合の影響を低減できる。

ここで、複合アンテナエレメント１０が基板上に設けられる例について、図４を用いて説明する。図４は、本発明の車載アンテナ装置の複合アンテナエレメントが基板上に設けられる例を説明するための概略平面図である。図中、図１と同一の符号を付した部分は同一物を表している。図示の通り、複合アンテナエレメント１０がアンテナ用基板１１上に設けられている。また、複合アンテナエレメント１０用のアンプ回路１５が複合アンテナエレメント１０に接続されている。図示例では、このアンプ回路１５は、アンテナ用基板１１とは異なるアンプ用基板１６上に設けられている。このように構成することで、例えばスポイラ等の空洞体の大きさや形状等に合わせてアンテナ用基板を種々変えることが可能となり、汎用性が高まる。また、アンプ回路のメンテナンス性も向上し、さらにアンプ回路の部品のはんだ付け等も、大きなアンテナ用基板と分離したアンプ用基板のみに対して行えば良いため、生産性も向上し歩留まりも高まる。なお、アンテナ用基板やアンプ用基板はプリント基板には限定されず、フィルム状の基板、例えばフレキシブル基板等であっても良い。

なお、本発明の車載アンテナ装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１ 車両
２ スポイラ
３ ハイマウントストップランプ
１０ 複合アンテナエレメント
１１ アンテナ用基板
１５ アンプ回路
１６ アンプ用基板
２０ サブアンテナ

Claims (7)

1. 車両に固定される空洞体に内蔵されるアンテナ装置であって、該車載アンテナ装置は、
   第１周波数帯に対応するアンテナ長を有し、第２周波数帯に対応する容量アンテナとしても機能するようにアンテナ有効容量を向上させるために屈曲され、略平面状に配置される複合アンテナエレメントを具備し、
   前記複合アンテナエレメントは、平面方向が車両の金属ボディに対して垂直方向側に角度を設けて配置されると共に、車両進行方向に対して空洞体内部の左右どちらかにオフセット配置され、配置位置近傍の車両の金属部分に接地される、
   ことを特徴とする車載アンテナ装置。
2. 請求項１に記載の車載アンテナ装置において、前記複合アンテナエレメントは、メアンダ形状、スパイラル形状、空間充填曲線形状の少なくとも何れか１つからなることを特徴とする車載アンテナ装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の車載アンテナ装置において、前記複合アンテナエレメントは、空洞体の中央近傍に設置されるハイマウントストップランプと干渉しない位置に配置されることを特徴とする車載アンテナ装置。
4. 請求項１乃至請求項３の何れかに記載の車載アンテナ装置であって、さらに、サブアンテナを有し、該サブアンテナは、複合アンテナエレメントがオフセット配置される位置とは反対側にオフセット配置されることを特徴とする車載アンテナ装置。
5. 請求項４に記載の車載アンテナ装置において、前記サブアンテナは、空洞体内部又は空洞体近傍のガラスに配置されることを特徴とする車載アンテナ装置。
6. 請求項１乃至請求項５の何れかに記載の車載アンテナ装置であって、さらに、前記複合アンテナエレメント用のアンプ回路を具備し、
   前記複合アンテナエレメントは、アンテナ用基板上に設けられ、
   前記アンプ回路は、アンテナ用基板とは異なるアンプ用基板上に設けられる、
   ことを特徴とする車載アンテナ装置。
7. 請求項１乃至請求項５の何れかに記載の車載アンテナ装置において、前記複合アンテナエレメントは、平面方向が車両の金属ボディに対して略垂直となるように配置されることを特徴とする車載アンテナ装置。