JP6190409B2 - 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、例えばスポイラやバックドア等の空洞体にも内蔵することが可能な平坦性を有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。

そこで、本願出願人と同一出願人は、複合アンテナエレメントが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略平面状に配置される車載アンテナ装置を発明した（特願２０１３−０８９５９９）。

一方、車載アンテナ装置の更なる小型化や低価格化が望まれている。

本発明は、斯かる実情に鑑み、小型化が可能で且つ安価に製造可能な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、アンプ回路が載置される回路基板と、回路基板と略同一平面上に配置され、第１周波数帯に対応する容量アンテナとしても機能し、ベタパターンと略等価なアンテナ容量を有する屈曲パターンを含む略平面状の主エレメント部と、主エレメント部に対して第２周波数帯に対応するアンテナ長となるようにアンテナ長の不足分を補うために、主エレメント部とアンプ回路との間に直列に接続されると共に回路基板上に設けられる、主エレメント部よりもアンテナ容量が小さい分布定数素子部を含む補助エレメント部と、を具備するものである。

ここで、主エレメント部は、金属板を加工することにより形成されるものであれば良い。

また、主エレメント部は、プリント基板又はフレキシブルプリント基板の導体箔を加工することにより形成されるものであっても良い。

また、主エレメント部は、車両の設置位置から遠い側に、屈曲パターンの線幅よりも広い幅広パターンを有するものであっても良い。

また、主エレメント部は、その幅広パターンの少なくとも一部が、主エレメント部の略平面状の平面外に屈曲する部分も有するものであっても良い。

また、主エレメント部は、屈曲パターンとしてメアンダ形状、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つを含むものであれば良い。

また、補助エレメント部は、その分布定数素子部が回路基板上にパターンニング形成されるものであれば良い。

また、補助エレメント部は、その分布定数素子部の線幅が主エレメント部の屈曲パターンの線幅よりも狭いものであれば良い。

また、補助エレメント部は、さらに、主エレメント部に対して第２周波数帯に対応するアンテナ長となるようにアンテナ長を微調整するために、分布定数素子部とアンプ回路との間に直列に接続されると共に回路基板上に設けられる、分布定数素子部よりもインダクタンスが小さい集中定数素子を含むものであっても良い。

本発明の車載アンテナ装置には、小型化が可能で且つ安価に製造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の主エレメント部をプリント基板で形成した例を説明するための概略上面図である。 図３は、本発明の車載アンテナ装置の補助エレメント部の一例を説明するための回路基板の概略上面図である。 図４は、本発明の車載アンテナ装置の補助エレメント部の他の例を説明するための回路基板の概略上面図である。 図５は、本発明の車載アンテナ装置の他の例を説明するための概略側面図である。 図６は、本発明の車載アンテナ装置の補助エレメント部のさらに他の例を説明するための概略上面図である。 図７は、本発明の車載アンテナ装置の補助エレメント部のさらに他の例を説明するための概略上面図である。 図８は、本発明の車載アンテナ装置の補助エレメント部のさらに他の例を説明するための概略上面図である。

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。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）が上面図であり、図１（ｂ）が側面図である。本発明は車両に設置される車載アンテナ装置に係るものでり、図示の通り、回路基板１０と、主エレメント部２０と、補助エレメント部３０とから主に構成されるものである。例えばこれらの構成要素がケース１に収納されている。そして、本発明の車載アンテナ装置は、例えば車両に固定されるスポイラ等に内蔵されれば良い。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も内蔵可能である。

回路基板１０には、アンプ回路１１が載置されている。回路基板１０は、例えば一般的なプリント基板であれば良く、板状又はフィルム状のものであれば良い。また、アンプ回路１１は、車載アンテナ装置の受信信号を増幅するものであり、例えばＡＭ／ＦＭ帯の信号を増幅し、それ以外の帯域の信号はフィルタにより除去するように構成されれば良い。

主エレメント部２０は、回路基板１０と略同一平面上に配置されている。図示例では、主エレメント部２０は、回路基板１０と略同じ高さとなるようにケース１内に配置されているものを示した。このように配置することで、小型化・薄型化が可能となる。主エレメント部２０は、略平面状であり、第１周波数帯に対応する容量アンテナとしても機能するものである。ここで、第１周波数帯とは、例えばラジオのＡＭ帯等をいう。そして、主エレメント部２０は、ベタパターンと略等価なアンテナ容量を有する屈曲パターン２１を含むものである。図１に示される主エレメント部２０は、金属板を加工することにより形成されたものを示した。即ち、金属板をプレス加工や板金加工等することで、板状の屈曲パターンを形成している。本発明の車載アンテナ装置においては、主エレメント部２０は、容量アンテナとして機能する容量を有するように構成されていれば良い。主エレメント部２０のアンテナ長は、後述の補助エレメント部３０により不足分を補うことが可能なため、第２周波数帯に対応するアンテナ長に足らなくても良い。即ち、主エレメント部２０は、製造コストを下げて大雑把に作ることも可能であり安価に製造可能となる。また、金属板を加工することにより主エレメント部２０を形成すれば、主エレメント部２０の基材は不要となる。しかしながら、本発明はこれに限定されず、例えば主エレメント部２０をプリント基板又はフレキシブルプリント基板の導体箔を加工することにより形成しても良い。即ち、基板をエッチング加工することにより、所望のパターンの主エレメント部を形成しても良い。

図示例では、主エレメント部２０は、屈曲パターン２１としてメアンダ形状のものを示した。しかしながら、本発明はこれに限定されず、スパイラル形状や空間充填曲線形状等、ベタパターンと略等価なアンテナ容量を有するものであれば良い。即ち、エレメントの線幅がある程度広く、線間がある程度狭いパターンで構成されれば良い。ここで、ベタパターンとは、屈曲パターンではなく、主エレメント部２０の外形全面を覆うような一様のパターンをいう。また、図示例では、車両の設置位置から遠い側に、屈曲パターン２１の線幅よりも広い幅広パターン２２を有するものを示した。これにより、容量装荷アンテナのように、アンテナ長を短縮する、即ち小型化することが可能となる。本発明の車載アンテナ装置では、車両の設置位置から遠い側から近い側にかけて、徐々にアンテナ容量が小さくなるように構成している。即ち、主エレメント部２０は、先端側（車両から遠い側）に線幅の広い幅広パターン２２が配置され、根元側（車両から近い側）に線幅の狭い屈曲パターン２１が配置されている。これにより、第１周波数帯に対しては最大限のアンテナ容量を得つつ、第２周波数帯に対してはインピーダンス整合が容易となり最小限のロスとなる。

補助エレメント部３０は、主エレメント部２０に対して第２周波数帯に対応するアンテナ長となるように主エレメント部２０のアンテナ長の不足分を補うためのものである。ここで、第２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。補助エレメント部３０は、主エレメント部２０とアンプ回路１１との間に直列に接続されるものである。補助エレメント部３０は、主エレメント部２０よりもアンテナ容量が小さい分布定数素子部を含んでいる。そして、補助エレメント部３０は、回路基板１０上に設けられるものである。補助エレメント部３０を用いて、主エレメント部２０が第２周波数帯に対応するアンテナ長となるように微調整すれば良い。

ここで、分布定数素子部とは、たとえばメアンダ形状やスパイラル形状、空間充填曲線形状等の屈曲パターン等からなるものである。このようなパターンの分布定数素子部を有するように補助エレメント部３０が回路基板１０上に形成される。

本発明の車載アンテナ装置では、このように構成することで、第１周波数帯に対しては最大限のアンテナ容量を得つつ、第２周波数帯に対してはインピーダンス整合が容易となり最小限のロスとなる。

次に、主エレメント部の他の例について説明する。図２は、本発明の車載アンテナ装置の主エレメント部をプリント基板で形成した例を説明するための概略上面図である。図中、図１と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。図示の通り、主エレメント部２０は、プリント基板２５上の導体箔をエッチング加工して所望のパターンに構成されている。なお、図示例では、屈曲パターン２１としてスパイラル形状のものを示した。即ち、プリント基板２５が両面プリント基板であり、スルーホール２６を用いて表面と裏面の所定のパターンを接続することでスパイラル形状となるように構成している。この際にも、屈曲パターン２１はベタパターンと略等価なアンテナ容量を有するように構成される。

図示例では、プリント基板２５と回路基板１０とは異なる基板で設けられている。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主エレメント部用のプリント基板２５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１１が載置される回路基板１０のみの交換等も可能となるためメンテナンス性も向上し、さらに回路基板１０の部品のはんだ付け等も、大きなアンテナ用のプリント基板２５と分離した回路基板１０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、回路基板やプリント基板は、フィルム状の基板等からなるフレキシブル基板等であっても良い。

図３は、本発明の車載アンテナ装置の補助エレメント部の一例を説明するための回路基板の概略上面図である。図中、図１及び図２と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。図示例では、補助エレメント部３０は、その分布定数素子部３１が回路基板１０上にパターンニング形成されたものを示した。具体的には、補助エレメント部３０は、メアンダ形状である。このように、補助エレメント部３０は、例えば分布定数素子のような屈曲パターンで構成されれば良い。そして、その分布定数素子部３１の線幅は、主エレメント部２０の屈曲パターン２１の線幅よりも狭くなるように構成されている。これにより、車両の設置位置から遠い側から近い側にかけて、徐々にアンテナ容量が小さくなるように構成される。

さらに、図４は、本発明の車載アンテナ装置の補助エレメント部の他の例を説明するための回路基板の概略上面図である。図中、図１乃至図３と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。図示例では、補助エレメント部３０は、さらに集中定数素子を含むものを示した。具体的には、集中定数素子としてチップコイル３２を用いている。そして、図示例では分布定数素子である分布定数素子部３１とチップコイル３２を組み合わせて用いる例を示した。集中定数素子であるチップコイル３２は、主エレメント部２０に対して第２周波数帯に対応するアンテナ長となるようにアンテナ長を微調整するために用いられる。チップコイル３２は、分布定数素子部３１とアンプ回路１１との間に直列に接続されると共に回路基板１０上に設けられる。そして、チップコイル３２は、分布定数素子部３１よりもインダクタンスが小さい集中定数素子である。この例でも、チップコイルの線幅は非常に狭いため、車両の設置位置から遠い側から近い側にかけて、徐々にアンテナ容量が小さくなるように構成されることになる。なお、図示例では、補助エレメント部３０として、分布定数素子部３１とチップコイル３２を組み合わせたものを示したが、本発明はこれに限定されず、チップコイル３２のみを用いて主エレメント部２０のアンテナ長を微調整するように構成しても良い。

次に、図５に、本発明の車載アンテナ装置の他の例を説明するための概略側面図を示す。図中、図１乃至図４と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。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、主エレメント部をより小さく構成しなければならない場合もある。このとき、本発明の車載アンテナ装置では、図示の通り、主エレメント部２０の幅広パターン２２の一部を、主エレメント部２０の略平面状の平面外に屈曲するように構成しても良い。即ち、幅広パターン２２の車両の設置位置から遠い側の部分を、例えば上方に折り返すように屈曲させる。これにより、突出量の低いスポイラ内であっても適宜収容することが可能であり、適応性が高い車載アンテナが実現可能となる。

上述の例では、補助エレメント部として、分布定数素子部が主エレメント部とアンプ回路との間に直列に接続されるものを説明した。しかしながら本発明はこれに限定されない。図６に、本発明の車載アンテナ装置の補助エレメント部のさらに他の例を説明するための概略上面図を示す。図中、図１乃至図５と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。図示例では、補助エレメント部３０が、ボディアース用ケーブル３３からなるものを示した。具体的には、ボディアース用ケーブル３３は、主エレメント部２０よりもアンテナ容量が小さいものである。そして、アンプ回路１１と車両ボディとの間に直列に接続されている。ボディアース用ケーブル３３自体もアンテナとして作用するため、主エレメント部２０に対して第２周波数帯に対応するアンテナ長となるように、ボディアース用ケーブル３３が構成されれば良い。

なお、図示例では、幅広パターン２２を車両の設置位置から最も遠い側ではなく、途中に設けた例を示した。

図６に示される例では、主エレメント部とアンプ回路との間には分布定数素子部が接続されていない例を示したが、本発明はこれに限定されない。即ち、図１と図６を組み合わせたようなものであっても良い。図７に、本発明の車載アンテナ装置の補助エレメント部のさらに他の例を説明するための概略上面図を示す。図中、図１乃至図６と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。図示例では、補助エレメント３０が、主エレメント部２０とアンプ回路１１との間に直列に接続される分布定数素子部３１と、アンプ回路１１と車両ボディとの間に直列に接続されるボディアース用ケーブル３３とからなるものを示した。分布定数素子部３１とボディアース用ケーブル３３の２つの長さを組み合わせることで、主エレメント部２０に対して第２周波数帯に対応するアンテナ長となるようにアンテナ長の不足分を補うよう構成されれば良い。

さらに、上述の例では、アンプ回路が回路基板に載置されるものを説明した。しかしながら本発明はこれに限定されない。図８に、本発明の車載アンテナ装置の補助エレメント部のさらに他の例を説明するための概略上面図を示す。図中、図１乃至図７と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。図示例では、補助エレメント３０が、低電圧線用ケーブル３４からなるものを示した。具体的には、低電圧線用ケーブル３４は、主エレメント部２０よりもアンテナ容量が小さいものである。そして、主エレメント部２０とアンプ回路１１との間に直列に接続されている。低電圧線用ケーブル３４自体もアンテナとして作用するため、主エレメント部２０に対して第２周波数帯に対応するアンテナ長となるように低電圧線用ケーブル３４が構成されれば良い。なお、さらに図１や図６、図７等を適宜組み合わせて補助エレメントを構成しても良い。

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 ケース
１０ 回路基板
１１ アンプ回路
２０ 主エレメント部
２１ 屈曲パターン
２２ 幅広パターン
２５ プリント基板
２６ スルーホール
３０ 補助エレメント部
３１ 分布定数素子部
３２ チップコイル
３３ ボディアース用ケーブル
３４ 低電圧線用ケーブル

Claims (12)

1. 車両に設置される車載アンテナ装置であって、該車載アンテナ装置は、
   アンプ回路が載置される回路基板と、
   前記回路基板と略同一平面上に配置され、第１周波数帯に対応する容量アンテナとしても機能し、ベタパターンと略等価なアンテナ容量を有する屈曲パターンを含む略平面状の主エレメント部と、
   前記主エレメント部に対して第２周波数帯に対応するアンテナ長となるようにアンテナ長の不足分を補うために、主エレメント部とアンプ回路との間に直列に接続されると共に回路基板上に設けられる、主エレメント部よりもアンテナ容量が小さい分布定数素子部を含む補助エレメント部と、
   を具備す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、前記補助エレメント部は、その分布定数素子部が回路基板上にパターンニング形成されることを特徴とする車載アンテナ装置。
3. 請求項２に記載の車載アンテナ装置において、前記補助エレメント部は、その分布定数素子部の線幅が主エレメント部の屈曲パターンの線幅よりも狭い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において、前記補助エレメント部は、さらに、主エレメント部に対して第２周波数帯に対応するアンテナ長となるようにアンテナ長を微調整するために、分布定数素子部とアンプ回路との間に直列に接続されると共に回路基板上に設けられる、分布定数素子部よりもインダクタンスが小さい集中定数素子を含むことを特徴とする車載アンテナ装置。
5. 請求項１乃至請求項４の何れかに記載の車載アンテナ装置において、前記補助エレメント部は、さらに、主エレメント部に対して第２周波数帯に対応するアンテナ長となるようにアンテナ長を微調整するために、アンプ回路と車両ボディとの間に直列に接続される、主エレメント部よりもアンテナ容量が小さいボディアース用ケーブルを含むことを特徴とする車載アンテナ装置。
6. 車両に設置される車載アンテナ装置であって、該車載アンテナ装置は、
   アンプ回路が載置される回路基板と、
   前記回路基板と略同一平面上に配置され、第１周波数帯に対応する容量アンテナとしても機能し、ベタパターンと略等価なアンテナ容量を有する屈曲パターンを含む略平面状の主エレメント部と、
   前記主エレメント部に対して第２周波数帯に対応するアンテナ長となるようにアンテナ長の不足分を補うために、アンプ回路と車両ボディとの間に直列に接続される、主エレメント部よりもアンテナ容量が小さいボディアース用ケーブルを含む補助エレメント部と、
   を具備することを特徴とする車載アンテナ装置。
7. 車両に設置される車載アンテナ装置であって、該車載アンテナ装置は、
   車両に設置されるアンプ回路と、
   第１周波数帯に対応する容量アンテナとしても機能し、ベタパターンと略等価なアンテナ容量を有する屈曲パターンを含む略平面状の主エレメント部と、
   前記主エレメント部に対して第２周波数帯に対応するアンテナ長となるようにアンテナ長の不足分を補うために、主エレメント部とアンプ回路との間に直列に接続される、主エレメント部よりもアンテナ容量が小さい低電圧線用ケーブルを含む補助エレメント部と、
   を具備することを特徴とする車載アンテナ装置。
8. 請求項１乃至請求項７の何れかに記載の車載アンテナ装置において、前記主エレメント部は、金属板を加工することにより形成されることを特徴とする車載アンテナ装置。
9. 請求項１乃至請求項７の何れかに記載の車載アンテナ装置において、前記主エレメント部は、プリント基板又はフレキシブルプリント基板の導体箔を加工することにより形成されることを特徴とする車載アンテナ装置。
10. 請求項１乃至請求項９の何れかに記載の車載アンテナ装置において、前記主エレメント部は、車両の設置位置から遠い側に、屈曲パターンの線幅よりも広い幅広パターンを有することを特徴とする車載アンテナ装置。
11. 請求項１０に記載の車載アンテナ装置において、前記主エレメント部は、その幅広パターンの少なくとも一部が、主エレメント部の略平面状の平面外に屈曲する部分も有することを特徴とする車載アンテナ装置。
12. 請求項１乃至請求項１１の何れかに記載の車載アンテナ装置において、前記主エレメント部は、屈曲パターンとしてメアンダ形状、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つを含むことを特徴とする車載アンテナ装置。