JP6546712B1 - 車載用アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

金属ベース（３０）よりも後方位置に、ルーフ（３）と対向するように金属プレート（４０）を配置して、両者を電気的に接続する。すると、金属プレート（４０）とルーフ（３）との間に電磁気的作用が生じて、金属ベース（３０）に対して金属プレート（４０）を配置した分だけ電気長が長くなる。結果、その長くなった電気長に応じた分だけ不要共振の共振周波数を低減させることができ、アンテナエレメント（１５）の通信周波数帯の下限より大きく離すことができる。金属プレート（４０）は、板金部品として安価且つ簡単に用意することができる。金属ベース（３０）を共通とし、金属プレート（４０）を複数種類用意して交換して適用することも可能である。

Description

本発明は、車両のルーフに取り付けられる車載用アンテナ装置に関する。

自動車等の車両のルーフに取り付けられる車載用アンテナ装置であって、流体抵抗を考慮した流線型のケース内にアンテナエレメントを収容した車載用アンテナ装置が知られている。当該車載用アンテナ装置は、ルーフの後部の中央に装着されるのが一般的であり、装着時の車両の姿と車載用アンテナ装置の外観とから「シャークフィンアンテナ」や「ドルフィンアンテナ」などと呼ばれることもある。

例えば、特許文献１には、樹脂ベースの上にアンテナケースを被せることで、地板としても機能する金属ベースやアンテナエレメント等を収容する空間を画成した車載用アンテナ装置について詳細に開示されている。そして、当該文献では、金属ベースとルーフとの間に、板バネ部を有する導体板を設けることで、不要共振によるアンテナ利得の低下を防止する構造が示されている。すなわち、特許文献１の構成では、導体板が金属ベースとルーフとの間に設けられることでキャパシタンスが増大し、その共振周波数がアンテナエレメントの通信周波数帯よりも低い方へ外れることでアンテナ利得の低下を防ぐことができる。

特開２０１６−３２１６６号公報

特許文献１では、樹脂ベースとルーフとの隙間は、パッドやシール部材等により防水処理され、導体板付近への雨水等の到達は極力防がれている。しかし、車載用アンテナ装置を取り付ける相手であるルーフの形状は平坦ではない。具体的には、ルーフは緩やかな曲面となっており、その曲がり具合は車載用アンテナ装置を装着する車両の種類等によって異なる。そのため、パッドやシール部材でも完全な防水を確保できない場合が生じることも考えられた。この場合、導体板に腐食が生じかねない。

この導体板の腐食に対する抜本的な対策は、導体板を省略することである。その場合、導体板が担っていた不要共振の共振周波数を通信周波数外へ調整する機能を、別の方法で担保する必要がある。

例えば、不要共振の共振周波数が異なる複数種類の金属ベースを用意して、装着条件に応じて交換することが考えられる。しかし、金属ベースは、アルミ等の精密なダイキャスト品である。このため、設計変更は勿論のこと多種類を保持することは、種類が少ない場合に比べて製造コストや管理コストがかかる。

また、例えば、金属ベースの長辺寸法を大きくすることで、不要共振の共振周波数が、通信周波数帯の下限から比較的大きな安全率を持って十分離れるようにすれば、金属ベースを１種類で済ませることができるのではないかとも考えられる。しかし、車載用アンテナ装置のコストや小型化、車両に装着した際の見栄え等の観点などから、あまり好ましい解決策とは言えない。

加えて、実際には前述のようにルーフ形状が平坦でなく、またその曲がり具合が一様でないため、金属ベースとルーフとの間に生じるキャパシタンス（容量アース）が定まらない。その為、金属ベースを如何に上手く設計しても、装着する車両の種類等によって、十分な設計性能が発揮できない場合が起こり得る。

本発明が解決しようとする課題は、金属ベースとルーフとの間に導体板を設ける以外の方法で、不要共振によるアンテナ利得の低下を防ぐ車載用アンテナ装置を実現するための技術を提供することである。

本発明の第１の態様は、車両のルーフに取り付けられる車載用アンテナ装置であって、アンテナベースと、前記アンテナベースに上方から被せられたアンテナケースと、前記アンテナケースの内側に設けられたアンテナエレメントと、を備え、前記アンテナベースは、前記ルーフに固定される金属ベースと、前記金属ベースに電気的に接続された金属プレートと、を有する、車載用アンテナ装置である。

第１の態様によれば、金属プレートで、ルーフとの間にインダクタンス及びキャパシタンスを形成させて、不要共振の共振周波数を調整することができる。よって、特許文献１に記載された導体板に相当する部品を設けなくとも、アンテナエレメントの利得の低下を抑制することができる。また、不要共振の共振周波数の調整を、金属プレートという板金によって作成可能な部品で実現することで、安価で簡単に複数の仕様違いを用意することが可能となる。よって、金属ベースを共通としつつも、使用する金属プレートや金属プレートの装着位置次第で、金属ベースとルーフとの間に生じる不要共振を簡単且つ安価に変更することが可能となり、複数種類の車両に対して、不要共振によるアンテナ利得の低下を簡単且つ安価に対応できるようになる。

前記アンテナベースは、前記ルーフへの取り付け姿勢において前記車両の前後方向を長手方向とする形状を有し、前記金属プレートは、前記取り付け姿勢における前記金属ベースの前端側及び／又は後端側に設けられ、前記長手方向における前記金属ベースのみの電気長よりも前記金属ベース及び前記金属プレートを含めた電気長の方が長い、車載用アンテナ装置としてもよい。

これによれば、車載用アンテナ装置の横幅を変更せずに課題を解決することができる。よって、車両走行時の空気抵抗に留意したデザインの車載用アンテナ装置とすることができる。
また、金属ベースのみの電気長よりも金属ベース及び金属プレートを含めた電気長の方が長いので、不要共振の共振周波数を、アンテナエレメントの通信周波数帯から低周波数側へ外すことでアンテナ利得の低下を抑制することができる。

前記金属プレートはミアンダ形状又は渦巻き形状を有する、車載用アンテナ装置としてもよい。

これによれば、単純な矩形形状の金属プレートを採用するよりも効果的に電気長を増やすことができる。電気長を長く採れれば、不要共振の共振周波数を、通信周波数帯からより離すことが可能になる。また、矩形形状の金属プレートの場合と同一の電気長を、狭い設置面積で実現することが可能となるため、車載用アンテナ装置の小型化を実現することができる。小型の車載用アンテナ装置を実現できることは、車両のルーフに対する設置面積の低下を実現できることを意味するため、ルーフ形状の違いによるアンテナ利得の低下効果の違いが少なくなり、単一仕様でありながらも安定したアンテナ利得の低下抑制効果を複数の車両に対して実現することができる。

前記アンテナベースが、前記金属ベースと前記金属プレートとの間に電気長を調整する電気長調整回路を有し、当該電気長調整回路を介して前記金属ベースと前記金属プレートとが電気的に接続された、車載用アンテナ装置としてもよい。

これによれば、電気長を電気長調整回路によって変更することができるため、車載用アンテナ装置の小型化を図ることができる。

前記金属ベースが、前記ルーフへの固定用の突起部を有し、前記突起部を介して電気的に接続された前記ルーフと前記アンテナベースとにより生じる共振周波数が、前記アンテナエレメントの通信周波数帯域外となる、車載用アンテナ装置としてもよい。

これによれば、金属ベースはルーフへの固定用の突起部を有するため、ルーフへの固定強度を確保し易くなり、また金属ベースとルーフとの電気的な接続を精度良く実現することができる一方で、金属プレートにより上述した態様と同様の効果を発揮させることができる車載用アンテナ装置を実現できる。

前記アンテナベースは、樹脂ベースを有し、前記金属プレートは、前記樹脂ベースの上に配置される、車載用アンテナ装置としてもよい。

これによれば、金属プレートを樹脂ベースの上に配置した車載用アンテナ装置を実現することができる。

前記樹脂ベースは、前記金属プレートの所定位置からの位置ずれを抑制する位置決め形状部を有する、車載用アンテナ装置としてもよい。

これによれば、車載用アンテナ装置を製造する際、金属プレートを所定位置に配置し易くなる。また、金属プレートの所定位置からの位置ずれを抑制することができる。これにより、金属プレートの取り付け作業を簡単にすることができる。

前記アンテナエレメントとは異なる第２のアンテナエレメント、を備え、前記第２のアンテナエレメントは、一部又は全部が前記金属プレートの上方に位置するように配置される、車載用アンテナ装置としてもよい。

これによれば、金属プレートの上方に第２のアンテナエレメントの一部又は全部が位置するように第２のアンテナエレメントを配置した車載用アンテナ装置を実現できる。

前記金属ベースと前記金属プレートとは材質が異なる、車載用アンテナ装置としてもよい。

或いは、前記金属ベースと前記金属プレートとは材質が同じである、車載用アンテナ装置としてもよい。

本発明の第２の態様は、車両のルーフに取り付けられる車載用アンテナ装置であって、前記ルーフに固定される金属プレートおよび樹脂ベースを有するアンテナベースと、前記アンテナベースに上方から被せるアンテナケースと、前記アンテナケースの内側に設けられたアンテナエレメントと、を備え、前記金属プレートは、前記樹脂ベースの上に配置される、車載用アンテナ装置である。

第２の態様によれば、第１の態様と同様の作用効果を奏する車載用アンテナ装置を構成することができる。

前記アンテナエレメントは、一部又は全部が前記金属プレートの上に位置し、前記金属プレートは、前記アンテナエレメントの下に位置する部分が部分的にくり抜かれて形成されている、車載用アンテナ装置としてもよい。

これによれば、アンテナ利得の低下を抑制することができる。

前記アンテナベースは、前記ルーフへの取り付け姿勢において前記車両の前後方向を長手方向とする形状を有し、前記金属プレートは、前記取り付け姿勢における前記アンテナベースの前方側および／又は後方側に設けられた、車載用アンテナ装置としてもよい。

これによれば、車載用アンテナ装置の横幅を変更せずに課題を解決することができる。よって、車両走行時の空気抵抗に留意したデザインの車載用アンテナ装置とすることができる。

第１実施形態のアンテナ装置の構成例を示す側面視透視図。 第１実施形態のアンテナ装置の内部平面図。 図２のIII−III断面図。 第１実施形態における金属プレートの種類の例を示す図。 第１実施形態のアンテナ装置に係るＶＳＷＲのグラフ（その１）。 第２実施形態のアンテナ装置の内部の平面図。 第２実施形態のアンテナ装置に係るＶＳＷＲのグラフ（その１）。 第１実施形態の変形例における内部平面図。 第１実施形態のアンテナ装置に係るＶＳＷＲのグラフ（その２）。 第２実施形態の変形例における内部平面図。 第１実施形態のアンテナ装置の変形例における構成例を示す側面視透視図。 電気長調整回路の構成例。 第２実施形態のアンテナ装置に係るＶＳＷＲのグラフ（その２）。 アンテナ装置の変形例における内部平面図。 第１適用例のアンテナ装置の斜視透視図。 第１適用例のアンテナ装置の側面視透視図。 第２適用例のアンテナ装置の斜視透視図。 第３適用例のアンテナ装置の斜視透視図。 第３適用例のアンテナ装置の側面視透視図。 第３適用例のアンテナ装置に用いられる金属プレートの平面図。 第３適用例のアンテナ装置に用いられる金属プレートの側面図。 比較例の金属プレートの平面図。 比較例の金属プレートの側面図。

以下、本発明を適用した実施形態の一例を説明するが、本発明を適用可能な形態が以下の実施形態に限られないことは勿論である。

〔第１実施形態〕
図１は、本実施形態のアンテナ装置１０の構成例を示す側面視透視図である。図２は、本実施形態のアンテナ装置１０のアンテナケース１３を取り外した状態の平面図、すなわち内部平面図である。図３は、図２のIII−III断面図である。

図１に示すように、アンテナ装置１０は、車両５（例えば、乗用車、トラック、農業作業機械、など）のルーフ３に相当する外装構造部に装着されることを前提に設計されたアンテナ装置であって、ケース内にアンテナエレメント等を内蔵するアンテナ装置である。アンテナ装置１０における「前後」は、アンテナ装置１０がルーフ３に装着される車両５の前後と同じ方向であり、図１に示す方向を意味する。すなわち、流線形の外観に沿った前後方向であり、相対的に低く先細りとなっている側（図１の左側）をアンテナ装置の前方、その逆方向（図１の右側）を後方とする。

アンテナ装置１０は、アンテナベース１１と、その上方を覆う樹脂性のアンテナケース１３と、を有する。アンテナケース１３は、通常、非透光性の樹脂で内部が見えないように作られるが、図１では、アンテナケース１３の輪郭線のみを描くにとどめ、透視しているかのように示している。

アンテナ装置１０は、全体として前後に長く、装着面が平らで、側面視においてサメやイルカの背びれのように見える所謂シャークフィン形状をなしている。そして、その長手方向が、車両５の前後方向に沿うようにしてルーフ３の上面に装着される。換言すると、アンテナベース１１は、車両５のルーフ３への取り付け姿勢において前記車両の前後方向を長手方向とする形状を有している。

アンテナベース１１とアンテナケース１３との間には、収容空間が画成されており、アンテナエレメント１５と、アンテナ用の各種回路を搭載した基板１７と、を内蔵する。

ただし、収容空間に内蔵される構成要素はこれらに限定されるものではなく、適宜選択できる。例えば、本実施形態ではアンテナエレメント１５を１つとしているが、用途が異なる複数種類の別のアンテナエレメントを内蔵する構成とすることもできる。

本実施形態のアンテナベース１１は、樹脂ベース２０と、金属ベース３０と、金属プレート４０と、を有する。

樹脂ベース２０は、アンテナ装置１０の主たる平坦な底面を形成する不導体性の樹脂で成形された板状体である。図２に示すように、その外周には、アンテナケース１３をネジ留めするための複数のボス２１を有する。

また、樹脂ベース２０は、外縁から少し内側に、外縁部よりも高いリブ２３が形成され、その内側には台座部２２が形成されている。台座部２２の上面は、底面と平行又は略平行な平坦面をなしている。そして、上面視において台座部２２の中央部には樹脂ベース２０を表裏に貫通する貫通部２４が設けられている（図２参照）。貫通部２４は、金属ベース３０の突起部を挿通するため、及びケーブル１９を引き出すために使用される。

そして、台座部２２には、金属ベース３０をネジ留めするための複数のボス２６（図３参照）が設けられており、台座部２２に上から金属ベース３０を被せて取付ネジ２８でネジ留めする（図２参照）。

金属ベース３０は、アンテナ装置１０の長手方向に長尺な金属部品であって、例えば、アルミニウム合金のダイキャスト品とされる。図２及び図３に示すように、金属ベース３０は、下面より下方に突設されたルーフ３への固定用の突起部３１（図３参照）と、複数のボス３３と、複数の基板取付ネジ用ボス３５と、を有する。

突起部３１（図３参照）は、ルーフ３に設けられた貫通孔及び貫通部２４を通じて車両に挿入される固定用部位である。挿入された突起部３１には、キャプチャファスナー５０が装着されて仮の位置決めと抜け止めとが施された後に、突起部３１の下端部に切られたネジ部にアンテナ固定ボルト５２を締め込んで、ルーフ３に固定される（図３では、キャプチャファスナー５０及びアンテナ固定ボルト５２を分解状態で図示）。これに伴い、ルーフ３への固定強度を確保し易くなる。そして、アンテナ固定ボルト５２を締めることでキャプチャファスナー５０の係止爪がルーフ３に食い込み、金属ベース３０とルーフ３とが電気的に接続される。つまり、アースされる。

また、金属ベース３０には、ケーブル挿通孔３２（図２参照）が設けられており、基板１７からのケーブル１９が、ケーブル挿通孔３２及び貫通部２４を通じて車両内へ引き込まれる。車両内に引き込まれたケーブル１９は、車両内部に配線された信号ケーブルと接続される。

金属ベース３０の前方側及び中程にかけて、複数のボス３３が設けられており、金属ベース３０を樹脂ベース２０にビスで固定するために使用される。他用途のアンテナエレメントなどを追加搭載する際の固定に使用してもよい。

また、金属ベース３０の後方側には、アンテナエレメント１５が搭載された基板１７を装着するための基板取付ネジ用ボス３５（図３参照）が設けられており、基板１７とともに樹脂ベース２０に対して基板取付ネジ５４にて固定される。そして、基板取付ネジ５４により、基板１７と金属ベース３０とが電気的に接続される。

金属プレート４０は、金属ベース３０とは異なる材質で形成された金属部品である。例えば、金属プレート４０は、板金により作成される板材であって、本実施形態における不要共振の共振周波数を調整するための第１の電気長調整要素である。ここで、金属プレート４０の厚みは金属ベース３０の厚みより薄くてもよいし、また、金属プレート４０の強度は金属ベース３０の強度よりも低くてもよい。すなわち、金属プレート４０は、金属ベース３０と比較して安価な部品で形成してもよい。また、金属プレート４０は、導電性樹脂で形成してもよい。

金属プレート４０は、板面が樹脂ベース２０を介してルーフ３と対向するように、樹脂ベース２０の台座部２２の後端側に装着される。換言すると、金属プレート４０を金属ベース３０の一部と見立てた場合に、上面視した場合にルーフ３と重なって見えることとなる金属ベース３０のみの上面視重畳面積が、金属プレート４０を含めることで拡張することとなるように金属プレート４０が設けられているとも言える。そして、その一部は、基板１７及び金属ベース３０とともに樹脂ベース２０に対して基板取付ネジ５４にて共締め固定され、基板１７及び金属ベース３０と電気的に導通される。

金属プレート４０の一部を金属ベース３０に重なるようにして取り付けた場合に、その重なる領域によって不要共振が発生する場合が起こり得る。このため、金属プレート４０と金属ベース３０との重なる領域は小さい方が望ましい。例えば、基板取付ネジ５４による共締めによって金属プレート４０と金属ベース３０とが重なる場合には、重なる領域は、共締めによって重なる部分に限定すると好適である。

そして、金属プレート４０を取り付けることで、金属プレート４０を取り付けていないときに比べて、樹脂ベース２０の強度を金属プレート４０も含めた強度にまで高めることができる。具体的には、外力や温度による変形や破損等を防止することができる。なお、図１〜図３の例では、金属プレート４０と台座部２２との固定をネジ留めにより実現する例を示しているが、凹凸嵌合やバネ固定、圧着などにより固定してもよい。

また、基板取付ネジ５４による共締めによって、金属プレート４０の一部が金属ベース３０に対して固定され、電気的に導通されることとしたが、別の手法を採用してもよい。例えば、基板配線、コネクタ、電気コード等で金属プレート４０と金属ベース３０とを接続することで金属プレート４０と金属ベース３０とを電気的に接続させてもよい。

図４は、本実施形態における金属プレート４０の種類の例を示す図である。金属プレート４０は、電気長が異なる複数種類が用意されている。具体的には、図４（１）〜（３）の何れも、長手方向（前後方向）における金属ベース３０のみの電気長よりも、図１〜図３に示すように長手方向に金属ベース３０と金属プレート４０とを並べて接続させた金属ベース３０及び金属プレート４０を含めた電気長の方が長くなる。

例えば、図４（１）の金属プレート４０ａは、上面視においてミアンダ形状（蛇行形状）をなすように、切り欠きや切り込みを有するようにデザインされている。図４（１）の金属プレート４０ａほどの電気長が必要とされない場合には、図４（２）の金属プレート４０ｂのように、蛇行の繰り返し回数が金属プレート４０ａより少ないデザインとすることができる。また、更に電気長がそれほど必要でない場合には、図４（３）の金属プレート４０ｃのように、切り欠きや切り込みを設けない四角形の平板形状の構成とすることもできる。勿論、金属プレート４０のバリエーションは、図４の例に限らず、多角形や渦巻型などのその他のバリエーションを適宜設けることが可能である。例えば、金属プレート４０の両端部のうちの、金属ベース３０に接続されている端部とは反対側の端部を、金属ベース３０の周囲を囲むように延伸させた形状とする金属プレート４０としてもよい。

そして、金属プレート４０を設けることで、特許文献１で言う所の導体板を設けなくとも、不要共振の共振周波数をアンテナエレメント１５の通信周波数帯域外となるように調整して、アンテナ利得の低下を抑制することができる。具体的には、金属プレート４０とルーフ３との間で電磁気的作用が発生し、金属プレート４０の電気長分だけ、金属ベース３０のみの電気長よりもアンテナベース１１の電気長が増し、ルーフ３とアンテナベース１１とにより生じる不要共振の共振周波数を低くすることができる。この結果、アンテナエレメント１５の通信周波数帯の下限より低域へ不要共振の共振周波数を移動させることができる。

より具体的に説明する。アンテナ装置１０をルーフ３に取り付けた場合には、ルーフ３と金属ベース３０とによって金属ベース３０の長手方向の長さに応じた周波数の不要共振が発生する。金属ベース３０が長いほど、共振周波数は低域側に移動する。このため、金属ベース３０を長くして共振周波数を低域側へ移動させる手法が考えられる。しかしながら、この手法では、金属ベース３０の長さが長くなることによってコストが増加してしまう。金属ベース３０は、金属プレート４０に比べて高価なダイキャスト製の部品であるため、金属ベース３０を長くすることは避けたい。しかも、ルーフ３の形状等が異なる複数種類の車両５に対して、異なる金属ベース３０を用意することもコストが増加する要因となる。一方、本実施形態では、金属ベース３０より安価な金属プレート４０を配置して共振周波数を低域側へ移動させるので、コストの増加を抑制することができる。また、金属ベース３０を、複数種類の車両５に対する共通部品とし、金属プレート４０を複数種類の車両５毎に用意すれば済むため、この点でもコストの増加を抑えることができる。

次に、本実施形態のアンテナ装置１０に係るシミュレーションの結果について説明する。
図５は、本実施形態のアンテナ装置１０に係るＶＳＷＲ（電圧定在波比）のグラフであって、金属プレート４０の有無による違いを示している。

本実施形態のアンテナ装置１０のアンテナエレメント１５は、携帯電話のキャリア周波数帯域（例えば、６９９ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚ帯、１７１０ＭＨｚ〜２６９０ＭＨｚ帯）の信号を送受信することができる。金属プレート４０を設けない場合は、破線で示すように、不要共振が通信周波数帯の下限付近に生じている。これでは、ルーフ３の形状等による装着状況の変化を考慮すると十分なマージンが得られるとは言えない。しかし、細実線及び太実線で示すように、金属プレート４０を設けることにより不要共振の共振周波数を低くして、共振周波数を通信周波数帯の下限から大きく引き離すことができる。同じように金属プレート４０を設ける場合でも、金属プレート４０ａのようなミアンダ形状とした場合は、金属プレート４０ｃのような四角形の平板形状とした場合に対して、上面視において同じ設置面積でありながら電気長をより増加させることができる。したがって、その分、不要共振の共振周波数をより低くすることができる。

以上、本実施形態によれば、金属ベースとルーフとの間に導体板を設ける以外の方法で不要共振によるアンテナ利得の低下を防ぐことができる。

そして、不要共振の共振周波数の調整を、金属プレート４０の仕様変更で対応できる。そのため、金属プレート４０に比べて高価なダイキャスト製の部品（この場合は金属ベース３０）を共通部品とすることができるため、複数種類の車両５に対して安価且つ簡単に対応することが可能となる。

すなわち、アンテナ装置１０を、異なる種類の車両に適用する製品シリーズとして構成する場合、金属プレート４０のバリエーション違いを用意すれば良いので、製品シリーズの構築は勿論、部品ストックの管理や製造に係るコストも極めて低く抑えることができる。或いは、そもそも複数種類の金属プレート４０を同梱させておいて、車両にアンテナ装置１０を装着して十分なアンテナ利得が得られない場合には、金属プレート４０を交換することで、現場で安価に直ぐに対策することも可能となる。

また、副次的効果として、金属プレート４０を設けることで、平坦なアース面を、アンテナ装置１０の収容空間内の後端部側へ拡張することができる。これにより、アンテナエレメント１５の設置位置を金属プレート４０の上方とする場合や、他のアンテナエレメントを金属プレート４０の上方に追加設置するような場合には、これらのアンテナエレメントと、金属プレート４０であるアース面との間の距離が設計時の想定通りとなるため、設計通りのアンテナ利得が得られる。

〔第２実施形態〕
次に、本発明を適用した第２実施形態について説明する。
第１実施形態では、不要共振の共振周波数を低くする手法をとったが、本実施形態は逆に不要共振の共振周波数を高くする手法を採用する。以下では、主に第１実施形態との差異について述べることとし、第１実施形態と同様の構成要素については同じ符号を付与して重複する説明は省略する。

図６は、本実施形態のアンテナ装置１０Ｂのアンテナケースを取り外した状態の平面図である。アンテナ装置１０Ｂのアンテナベース１１Ｂは、金属ベース３０Ｂを第１実施形態のアンテナベース１１よりも長手方向（前後方向）に短くしている。具体的には、金属プレート４０Ｂを金属ベース３０Ｂの前端側に空隙を空けて備えて、両者を電気的に接続していない状態としている。

本実施形態の金属ベース３０Ｂは、第１実施形態の金属ベース３０よりも前後長が短い。図６の例では、金属ベース３０Ｂは、第１実施形態の金属ベース３０を前方部、中央部および後方部と３分割した場合の中央部及び後方部に相当している。

対して、本実施形態の金属プレート４０Ｂは、第１実施形態の金属ベース３０を前方部、中央部および後方部と３分割した場合の前方部に相当しており、取付ネジ２８により樹脂ベース２０に取り付けられている。

図７は、本実施形態のアンテナ装置１０Ｂに係るＶＳＷＲグラフである。図７における破線が、第１実施形態における金属プレート４０が無い金属ベース３０のみの場合のＶＳＷＲグラフを示す。これに対して、細実線が本実施形態における金属ベース３０Ｂと金属プレート４０Ｂとの組み合わせによるＶＳＷＲグラフを示しており、不要共振の共振周波数を高めることができることが明らかである。

本実施形態のアンテナ装置１０Ｂによれば、不要共振の共振周波数を通信周波数帯の上限より高い周波数に大きく引き離すことができるため、第１実施形態のアンテナ装置１０と同様の効果を得ることができる。

〔変形例〕
以上、本発明を適用した実施形態の一例について説明したが、本発明を適用可能な形態は上記形態に限定されるものではなく適宜構成要素の追加・省略・変更を施すことができる。

〔変形例その１〕
例えば、第１実施形態の金属プレート４０は、２次元平面状の形状としているが、上下方向にも折り返しを設けたミアンダ形状等の３次元形状を採用することもできる。

〔変形例その２〕
また、第１実施形態をもとにした図８に示すアンテナ装置１０Ｃのように、金属ベース３０と金属プレート４０とを電気長調整回路６１を介して電気的に接続する構成とすることも可能である。電気長調整回路６１は、不要共振の共振周波数を調整するための第２の電気長調整要素であって、いわゆる「伝送線路長調整回路」や「遅延回路」として実現することができる。例えば、図１２（ａ）のようにコイルのみ、図１２（ｂ）のようにコンデンサのみで構成できる。また、図１２（ｃ）のように、コンデンサとコイルを並列接続した回路、図１２（ｄ）のようにコンデンサとコイルを直列接続した回路、で構成することもできる。図１２（ｅ）のようにスイッチを設けて回路定数を切り換え可能な構成とすると好適である。例えば、コンデンサやコイル等の素子を投入或いは遮断するスイッチを設けることで、電気長を切り換え可能とする。

図９は、第１実施形態のアンテナ装置１０に係るＶＳＷＲグラフであって、電気長調整回路６１の有無による違いを示している。具体的には、細実線が、電気長調整回路６１が無く、金属ベース３０と金属プレート４０とを短絡接続した場合（図５の細実線のグラフ）のＶＳＷＲグラフを示す。そして、太実線が、図８に示すように電気長調整回路６１を介して金属ベース３０と金属プレート４０とを接続した場合のＶＳＷＲグラフを示している。この変形例における電気長調整回路６１は、例えば図１２（ａ）のような回路で構成されている。図９のグラフから、金属ベース３０と金属プレート４０とを電気長調整回路６１を介して電気的に接続すると、金属ベース３０と金属プレート４０とを短絡接続する場合よりも、電気長が長くなるため不要共振の共振周波数を低くすることができることが分かる。

同様に、第２実施形態のアンテナ装置１０Ｂも、図１０に示すアンテナ装置１０Ｄのように、金属ベース３０Ｂと金属プレート４０Ｂとを、電気長調整回路６１で接続する構成とすることもできる。具体的には、図１３のグラフにおける実線が、第２実施形態の金属ベース３０Ｂと金属ベース４０Ｂとを電気長調整回路６１で接続した場合のＶＳＷＲグラフを示しており、不要共振の共振周波数を高くすることができることがわかる。この変形例における電気長調整回路６１は、例えば図１２（ｂ）のような回路によって構成されている。

電気長調整回路６１の回路定数の設計次第で、不要共振の共振周波数を低くすることも高くすることも可能である。電気長調整回路６１にスイッチを設ける場合、図１２（ｅ）のような、コンデンサやコイル等の素子を投入或いは遮断するスイッチの他に、金属ベース３０と金属プレート４０とを接続或いは遮断するスイッチを設けてもよい。

〔変形例その３〕
また、上記実施形態では、金属プレートを１つ備える構成として説明したが、金属プレートを複数備える構成も可能である。例えば、複数の金属プレートを、取り付け姿勢における金属ベース３０の前端側及び後端側にそれぞれ設ける構成も可能である。

〔変形例その４〕
また、上記実施形態のアンテナ装置を、複合アンテナを内蔵する構成とする場合には、第２のアンテナエレメント及び第２の基板を金属プレートの上方に設けると好適である。具体的には、図１１に示すように、第１実施形態をベースにして複合アンテナ化するならば、第２アンテナエレメント１５Ｂ（例えば、ＡＭ波やＦＭ波のアンテナなど）と、その基板である第２の基板１７Ｂとを、金属プレート４０の上方に設ける。第２アンテナエレメント１５Ｂは、前部から後部に渡って金属プレート４０の上方に位置する。

図１１の例では、第１実施形態の金属プレート４０がアンテナ装置の後方寄りに配置しているため、第２アンテナエレメント１５Ｂ及び第２の基板１７Ｂを、アンテナケース１３内のアンテナエレメント１５より後方の空間に設ける構成とした。しかし、第２実施形態を複合アンテナ化する場合のように、金属プレート４０Ｂが金属ベース３０の前方側に設ける構成の場合には、第２アンテナエレメント１５Ｂ及び第２の基板１７Ｂを、アンテナケース１３内のアンテナエレメント１５より前方の空間に設ける構成とすることができる。

何れにせよ、金属プレートの上方に第２アンテナエレメント１５Ｂを設ける構成とする場合には、アンテナ装置が何れの種類の車両５に搭載されようとも、第２アンテナエレメント１５Ｂと金属プレートとの間の距離は一定となるため、ルーフ３の形状に関わらず、設計通りの安定したアンテナ利得を得ることができるようになる。

アンテナ装置を平面視した場合に、複数のアンテナエレメント間にスペースがあるのであれば、その複数のアンテナエレメントに挟まれる位置に金属プレートを配置してもよい。

本実施形態では、金属プレートを用いているが、リジッド基板やフレキシブル基板にパターンを形成し、配置しても同様の効果を得ることができる。基板を用いることで、構造部品を増やさずに、電気長調整回路を追加することができる。

〔変形例その５〕
上述した実施形態では、金属プレート４０の幅方向（図２における上下方向）の大きさは、金属ベース３０の幅方向の大きさと同じ、或いは、略同じとして説明したが、これに限定されるものではない。例えば、金属プレート４０の幅方向の大きさは、金属ベース３０の幅方向の大きさよりも広げてもよいし、狭めてもよい。金属プレート４０の幅方向の大きさを広げるよりも前後方向の長さを長くすることの方が、不要共振の周波数をずらすには効果的である。

〔変形例その６〕
上述した実施形態では、金属プレート４０は、樹脂ベース２０の台座部２２に配置されるものとして説明した。ここで、台座部２２には、金属プレート４０を配置する際に位置決めを容易にし、所定位置からの位置ずれを抑制するための構造が設けられていてもよい。例えば、図１４は、図２に示したアンテナ装置１０の変形例のアンテナ装置１０Ｆを示す図である。アンテナ装置１０Ｆが、図２のアンテナ装置１０と異なる点は、樹脂ベース２０の台座部２２に、金属プレート４０の所定位置からの位置ずれを抑制するための位置決め形状部２９が設けられている点である。位置決め形状部２９は、凸部２９ｂと凹部２９ｄとを含むが、凸部２９ｂ又は凹部２９ｄのどちらか一方のみとしてもよい。図１４では、複数の凸部２９ｂに囲まれた中央部が皿状に凹んだ凹部２９ｄとなっており、その中央部が金属プレート４０を配置すべき所定位置となっている。アンテナ装置１０Ｆを製造する際に、位置決め形状部２９によって金属プレート４０を容易に所定位置に配置することができる。具体的には、凸部２９ｂや凹部２９ｄを、金属プレート４０を所定位置に配置する際のガイドとして用いることができる。更には、所定位置に配置された金属プレート４０を基板取付ネジ５４で取り付ける際に、凸部２９ｂや凹部２９ｄによって、金属プレート４０の所定位置からの位置ずれを抑制することができる。これにより、金属プレート４０の取り付け作業を簡単にすることができる。

〔変形例その７〕
第１実施形態では金属ベースと金属プレートを併用していたが、金属プレートのみで構成してもよい。その際、金属プレートはルーフとの取り付け機構を有する。第１実施形態に比べ、高価な金属のダイキャスト部品が無くなり、金属ベースと金属プレートを接続していた部品も無くなる為、コストを低減することが可能になる。

〔適用例〕
上述した実施形態および変形例に基づく、より具体的な適用例を幾つか説明する。

〔適用例その１〕
図１５、図１６は、第１適用例のアンテナ装置１００Ａを示す図である。図１５が斜視透視図、図１６が側面視透視図である。アンテナ装置１００Ａは、上述した実施形態と同様に、アンテナベース１１０Ａと、アンテナベース１１０Ａに上方から被せられたアンテナケース１３０と、アンテナケース１３０の内側に設けられたアンテナエレメント１５１，１５２，１５３と、を備える。そして、アンテナベース１１０Ａは、樹脂ベース２００と、ルーフ３に固定される金属ベース３００と、金属ベース３００に電気的に接続された金属プレート４００Ａおよび金属プレート４００Ｂと、を有する。金属ベース３００、金属プレート４００Ａおよび金属プレート４００Ｂは、樹脂ベース２００の上に配置される。

アンテナエレメント１５１はパッチアンテナである。アンテナエレメント１５２はラジオアンテナである。アンテナエレメント１５３はキーレスエントリーシステムのためのキーレスアンテナである。キーレスエントリーシステムは、スマートエントリーシステムとも呼ばれ、キーレスアンテナの動作周波数は、例えば９２５ＭＨｚである。

アンテナ装置１００Ａは、金属ベース３００よりも後方にキーレスアンテナのアンテナエレメント１５３を備える。なお、このアンテナエレメント１５３は、金属プレート４００Ｂ上に配置される。そのため、図６に示したアンテナ装置１０Ｂと同様、アンテナ装置１００Ａは、金属ベース３００よりも前方に金属プレート４００Ａを備える。金属ベース３００と金属プレート４００Ａと金属プレート４００Ｂとルーフ３とにより発生する不要共振周波数は、キーレスアンテナの動作周波数の帯域外の周波数となる。この結果、キーレスアンテナの利得を向上させることができる。

〔適用例その２〕
図１７は、第２適用例のアンテナ装置１００Ｂを示す図であり、斜視透視図である。アンテナ装置１００Ｂは、上述した実施形態と同様に、アンテナベース１１０Ｂと、アンテナベース１１０Ｂに上方から被せられたアンテナケース１３０と、アンテナケース１３０の内側に設けられたアンテナエレメント１５１，１５２と、を備える。そして、アンテナベース１１０Ｂは、樹脂ベース２００と、ルーフ３に固定される金属ベース３００と、金属ベース３００に電気的に接続された金属プレート４００Ｂと、を有する。金属ベース３００および金属プレート４００Ｂは、樹脂ベース２００の上に配置される。アンテナエレメント１５１はパッチアンテナである。アンテナエレメント１５２はラジオアンテナである。

第２適用例のアンテナ装置１００Ｂは、第１適用例のアンテナ装置１００Ａからアンテナエレメント１５３および金属プレート４００Ａを取り除いた構成である。金属ベース３００と金属プレート４００Ｂとの位置関係は、図２，３のアンテナ装置１０や、図１１のアンテナ装置１００Ｅと同様である。そして、金属プレート４００Ｂの上方に、アンテナエレメント１５２の一部が位置する構成となっている。言い換えると、アンテナエレメント１５２の後端側が金属プレート４００Ｂの上方に位置する構成となっている。

金属ベース３０，３００は、例えばアルミニウム合金のダイキャスト品とされるとして説明したが、板金により作成されることとしてもよい。また、金属プレート４０，４００，４００Ａ，４００Ｂは、金属ベース３０，３００とは異なる材質の金属部品としたが、同じ材質で形成することとしてもよい。

〔適用例その３〕
図１８、図１９は、第３適用例のアンテナ装置１００Ｃを示す図である。図１８が斜視透視図、図１９が側面視透視図である。アンテナ装置１００Ｃは、上述した実施形態と同様に、アンテナベース１１０Ｃと、アンテナベース１１０Ｃに上方から被せるアンテナケース１３３と、アンテナケース１３３の内側に設けられたアンテナエレメント１５４，１５５と、アンテナエレメント１５４用の回路基板１７４と、アンテナエレメント１５５用の回路基板１７５と、を備える。そして、アンテナベース１１０Ｃは、樹脂ベース２００Ｃと、ルーフ３に固定される兼用金属プレート４００Ｃを有する。兼用金属プレート４００Ｃは、樹脂ベース２００Ｃの上に配置される。兼用金属プレート４００Ｃは、金属ベースと金属プレートとを併用一体化させた兼用プレートである。よって、兼用金属プレート４０は、上述した実施形態の金属プレートの機能を備えた金属ベースと言うこともできる。アンテナエレメント１５５はテレビ放送（地上デジタルテレビ放送）用アンテナであり、回路基板１７５はＤＴＴＢ受信用の回路基板である。アンテナエレメント１５４はラジオアンテナであり、回路基板１７４はラジオ放送受信用の回路基板である。

図２０、図２１に、兼用金属プレート４００Ｃを示す。図２０が平面図であり、図２１が側面図である。また、比較例として、図２２、図２３に兼用金属プレート４００Ｄを示す。図２２が比較例の兼用金属プレート４００Ｄの平面図であり、図２３が比較例の兼用金属プレート４００Ｄの側面図である。

第３適用例のアンテナ装置１００Ｃは、比較例の兼用金属プレート４００Ｄを使用することも可能であるが、兼用金属プレート４００Ｄは使用せず、兼用金属プレート４００Ｃを使用して構成されている。兼用金属プレート４００Ｃは、取り付け姿勢において後方側の中央部をくり抜いた形状となっている。アンテナエレメント１５４との関係で説明すると、アンテナエレメント１５４は、一部又は全部が兼用金属プレート４００Ｃの上に位置している。兼用金属プレート４００Ｃは、アンテナエレメント１５４の下に位置する部分が、部分的にくり抜かれた形状となっている。

また、兼用金属プレート４００Ｃは、後方側の下面の高さ位置Ｌ２が、前方側の下面の高さ位置Ｌ１に比べて高さΔｈだけ高く形成されている。これにより、アンテナ装置１００Ｃがルーフ３に取り付けられたときに、兼用金属プレート４００Ｃの後方側とルーフ３との間の距離を大きくすることができる。よって、ルーフ３と兼用金属プレート４００Ｃとの間で発生するキャパシタンスを低減させ、不要共振の共振周波数をアンテナエレメントの通信周波数帯から高周波側へ外すことでアンテナ利得の低下を抑制することができる。

３…ルーフ
１０…アンテナ装置
１１…アンテナベース
１３…アンテナケース
１５…アンテナエレメント
１７…基板
２０…樹脂ベース
３０…金属ベース
３２…ケーブル挿通部
４０…金属プレート
５２…アンテナ固定ボルト
６１…電気長調整回路

Claims (13)

1. 車両のルーフに取り付けられる車載用アンテナ装置であって、
   アンテナベースと、
   前記アンテナベースに上方から被せるアンテナケースと、
   前記アンテナケースの内側に設けられたアンテナエレメントと、
   を備え、
   前記アンテナベースは、
   前記ルーフに固定される金属ベースと、
   前記金属ベースに電気的に接続された金属プレートと、
   を有する、
   車載用アンテナ装置。
2. 前記アンテナベースは、前記ルーフへの取り付け姿勢において前記車両の前後方向を長手方向とする形状を有し、
   前記金属プレートは、前記取り付け姿勢における前記金属ベースの前端側及び／又は後端側に設けられ、
   前記長手方向における前記金属ベースのみの電気長よりも前記金属ベース及び前記金属プレートを含めた電気長の方が長い、
   請求項１に記載の車載用アンテナ装置。
3. 前記金属プレートはミアンダ形状又は渦巻き形状を有する、
   請求項１又は２に記載の車載用アンテナ装置。
4. 前記アンテナベースは、前記金属ベースと前記金属プレートとの間に電気長を調整する電気長調整回路を有し、当該電気長調整回路を介して前記金属ベースと前記金属プレートとが電気的に接続された、
   請求項１〜３の何れか一項に記載の車載用アンテナ装置。
5. 前記金属ベースは、前記ルーフへの固定用の突起部を有し、
   前記突起部を介して電気的に接続された前記ルーフと前記アンテナベースとにより生じる共振周波数が、前記アンテナエレメントの通信周波数帯域外となる、
   請求項１〜４の何れか一項に記載の車載用アンテナ装置。
6. 前記アンテナベースは、樹脂ベースを有し、
   前記金属プレートは、前記樹脂ベースの上に配置される、
   請求項１〜５の何れか一項に記載の車載用アンテナ装置。
7. 前記樹脂ベースは、前記金属プレートの所定位置からの位置ずれを抑制する位置決め形状部を有する、
   請求項６に記載の車載用アンテナ装置。
8. 前記アンテナエレメントとは異なる第２のアンテナエレメント、
   を備え、
   前記第２のアンテナエレメントは、一部又は全部が前記金属プレートの上方に位置するように配置される、
   請求項１〜７の何れか一項に記載の車載用アンテナ装置。
9. 前記金属ベースと前記金属プレートとは材質が異なる、
   請求項１〜８の何れか一項に記載の車載用アンテナ装置。
10. 前記金属ベースと前記金属プレートとは材質が同じである、
    請求項１〜８の何れか一項に記載の車載用アンテナ装置。
11. 車両のルーフに取り付けられる車載用アンテナ装置であって、
    前記ルーフに固定される金属プレートおよび樹脂ベースを有するアンテナベースと、
    前記アンテナベースに上方から被せるアンテナケースと、
    前記アンテナケースの内側に設けられたアンテナエレメントと、
    を備え、
    前記金属プレートは、前記樹脂ベースの上に配置される、
    車載用アンテナ装置。
12. 前記アンテナエレメントは、一部又は全部が前記金属プレートの上に位置し、
    前記金属プレートは、前記アンテナエレメントの下に位置する部分が部分的にくり抜かれて形成されている、
    請求項１〜１１の何れか一項に記載の車載用アンテナ装置。
13. 前記アンテナベースは、前記ルーフへの取り付け姿勢において前記車両の前後方向を長手方向とする形状を有し、
    前記金属プレートは、前記取り付け姿勢における前記アンテナベースの前方側および／又は後方側に設けられた、
    請求項１〜１２の何れか一項に記載の車載用アンテナ装置。

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