JP6576131B2 - 車載用アンテナ - Google Patents

Description

本発明は、車載用アンテナに関し、特に、ボデーに近接して配置されるアンテナに関する。

近年、携帯電話、テレビ、ラジオ等の無線機器を自動車内で用いる機会が増えている。自動車内での無線性能を向上させるため、無線機器には自動車に取り付けられた車載用アンテナが用いられることが多い。受信周波数帯域が異なる複数の無線機器が用いられる場合、自動車には複数のアンテナが様々な位置に取り付けられることがある。例えば、アンテナは、窓ガラス、スポイラ、バンパ等における適切な領域に配置される。

例えば、特許文献１には、スポイラに取り付けられる車載用アンテナが記載されている。特許文献２には、窓ガラスに取り付けられる車載用アンテナが記載されている。

特開２０１５−１０００１１号公報 特開２０１４−１７９８５８号公報

自動車における空間を有効に利用するため、窓ガラスとルーフとの境界付近にアンテナが配置される等、ボデーに近接させてアンテナが配置される場合がある。しかし、ボデーが導体で形成されている場合、アンテナとボデーとの間の電磁気的な作用によって、アンテナの電磁気的性能が劣化する場合がある。さらに、自動車における空間を有効に利用するため、アンテナは小型であることが好ましい。

本発明は、車載用アンテナの電磁気的性能を良好にすると共に、車載用アンテナを小型にすることを目的とする。

本発明は、アンテナ接続部材からボデーの表面方向に沿って伸びる第１素子本体部を有する第１アンテナ素子と、前記アンテナ接続部材から前記ボデーの表面方向に沿って、前記第１素子本体部が伸びる方向とは異なる方向に伸びる第２素子本体部を有する第２アンテナ素子と、を備え、前記第１アンテナ素子は、前記アンテナ接続部材から前記第１素子本体部が伸びた先における先端部に設けられ、前記ボデーの方向に向かって伸び、その終端が前記ボデーに接触していない第１折り曲げ部を有し、前記第２アンテナ素子は、前記アンテナ接続部材から前記第２素子本体部が伸びた先における先端部に設けられ、前記ボデーの方向に向かって伸び、その終端が前記ボデーに接触していない第２折り曲げ部を有し、前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子は、前記ボデーの表面に交わる面内に広がる薄膜状または板状に形成されており、前記第１素子本体部および前記第２素子本体部のそれぞれは、前記ボデーの表面方向に沿って伸びる方向を横切る方向を幅方向とし、前記第１折り曲げ部および前記第２折り曲げ部のそれぞれは、前記ボデーの方向に向かって伸びる方向を横切る方向を幅方向とし、前記第１折り曲げ部の幅は、前記第１素子本体部の幅よりも狭く、前記第２折り曲げ部の幅は、前記第２素子本体部の幅よりも狭い、ことを特徴とする。

望ましくは、請求項１に記載の車載用アンテナは、前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子によって平衡アンテナを形成する。

望ましくは、前記アンテナ接続部材は、前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子で受信された信号を増幅する増幅回路を備える。

本発明によれば、車載用アンテナの電磁気的性能を良好にすると共に、車載用アンテナを小型にすることができる。

車載用アンテナの構成を示す図である。 車載用アンテナの各部の長さを説明するための図である。 基板実装型アンテナユニットを示す図である。 基板実装型アンテナユニットが取り付けられる位置を例示する図である。

図１には、本発明の実施形態に係る車載用アンテナが模式的に示されている。以下の説明における上下左右の語は、構造を説明するための便宜上のものであり、車載用アンテナの取り付け姿勢を限定するものではない。

車載用アンテナは、携帯電話、テレビ、ラジオ等の無線機器の受信アンテナとして用いられる。車載用アンテナは、第１アンテナ素子１０および第２アンテナ素子１２を備える。各アンテナ素子は、アンテナ接続部材としてのアンプ基板２０に接続されている。アンプ基板２０には、増幅回路が実装され、自動車に搭載された無線機器に至るケーブル２２が接続されている。

第１アンテナ素子１０および第２アンテナ素子１２は、薄膜状または板状に形成されている。第１アンテナ素子１０は、給電部１４−１、素子本体部１６−１および折り曲げ部１８−１から構成されている。各部は帯状に形成されている。給電部１４−１は上下方向に伸び、一端がアンプ基板２０に接続されている。給電部１４−１の他端には、素子本体部１６−１の一端が接続されている。素子本体部１６−１は、ボデー２４の表面方向に沿って左右に伸びる。素子本体部１６−１の左の先端の下方からは、折り曲げ部１８−１が下方に伸びる。折り曲げ部１８−１はボデー２４に接触しない位置に終端を有する。アンプ基板２０から給電部１４−１、素子本体部１６−１を経て折り曲げ部１８−１の終端に至るまでの長さは、受信する電波の波長の４分の１程度である。折り曲げ部１８−１の幅（ｘ軸方向の長さ）は、素子本体部１６−１の幅（ｚ軸方向の長さ）よりも狭い。

第２アンテナ素子１２は、第１アンテナ素子１０と同様、給電部１４−２、素子本体部１６−２および折り曲げ部１８−２から構成されている。給電部１４−２は上下方向に伸び、一端がアンプ基板２０に接続されている。給電部１４−２の他端には、素子本体部１６−２の一端が接続されている。素子本体部１６−２は、ボデー２４の表面方向に沿って左右に伸びる。素子本体部１６−２の先端の下方からは、折り曲げ部１８−２が下方に伸びる。折り曲げ部１８−２はボデー２４に接触しない位置に終端を有する。アンプ基板２０から給電部１４−２、素子本体部１６−２を経て折り曲げ部１８−２の終端に至るまでの長さは、受信する電波の波長の４分の１程度である。折り曲げ部１８−２の幅は、素子本体部１６−２の幅よりも狭い。

本発明に係る車載用アンテナでは、各アンテナ素子の終端付近が折り曲げられた形状を有する。そのため、全体の幅（ｘ軸方向の長さ）が狭くなり、車載用アンテナが小型となる。

次に、車載用アンテナの電磁気学的な作用について説明する。第１アンテナ素子１０および第２アンテナ素子１２は半波長ダイポールを構成する。車載用アンテナで受信された信号はアンプ基板２０に実装された増幅回路によって増幅され、その信号はケーブル２２によって無線機器に伝送される。

第１アンテナ素子１０および第２アンテナ素子１２に電流が流れると、その電流と空間的に対向する逆方向の電流、すなわち、逆極性の電流がボデー２４に流れる。この逆極性電流は、アンテナ素子とボデー２４とが近接している程大きくなる。そのため、逆極性電流は、各アンテナ素子の折り曲げ部の終端に対向する領域に集中する。逆極性電流は、車載用アンテナの受信信号レベル、定在波比、受信指向特性等のアンテナ特性を劣化させることがある。本発明に係る車載用アンテナでは、各アンテナ素子の折り曲げ部の幅が、素子本体部の幅よりも狭い。これによって、逆極性電流が広い範囲に及ぶことが回避され、折り曲げ部の幅を素子本体部の幅と同等とした場合に比べてアンテナ特性が良好となる。

このように、本発明に係る車載用アンテナでは、各アンテナ素子の終端が折り曲げられることで折り曲げ部が形成され、さらには、各折り曲げ部の幅が素子本体部の幅よりも狭くなっている。これによって、車載用アンテナが小型になると共に、アンテナ特性が良好となる。

図２に示されているように車載用アンテナの構造を左右対称とし、各アンテナ素子における素子本体部の長さをＬ１、素子本体部の幅をＷ１、折り曲げ部の長さをＬ２、折り曲げ部の幅をＷ２、第１アンテナ素子１０と第２アンテナ素子１２と隙間をｄとした場合、例えば、Ｌ１＝１２４ｍｍ、Ｗ２＝１０ｍｍ、Ｌ２＝５ｍｍ、Ｗ２＝２ｍｍ、ｄ＝２ｍｍとすることで、４５０Ｈｚ〜７５０ＭＨｚの電波を受信するのに適した車載用アンテナが実現される。

図３には、本発明の応用例に係る基板実装型アンテナユニット２６が示されている。基板実装型アンテナユニット２６は、図１に示されている車載用アンテナを樹脂基板３２上に配置したものである。図１に示されている構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。

樹脂基板３２の長手方向（ｘ軸方向）は、第１アンテナ素子１０および第２アンテナ素子１２の長手方向と一致する。樹脂基板３２は、長手方向に垂直な断面が弧形状を有しており、凸面側に第１アンテナ素子１０および第２アンテナ素子１２が配置されている。第１アンテナ素子１０および第２アンテナ素子１２は、樹脂基板３２の表面に沿って変形した導体層によって形成されている。樹脂基板３２の両端からは、ｚ軸負方向に折り曲げ固定部３０が伸びている。第１アンテナ素子１０の折り曲げ部１８−１は、図３の左側（奥側）の折り曲げ固定部３０において下方向に伸び、第２アンテナ素子１２の折り曲げ部１８−２は、図３の右側（手前側）の折り曲げ固定部３０において下方向に伸びている。各折り曲げ固定部３０は、その板面がｙ軸負方向を臨んでいる。第１アンテナ素子１０の給電部１４−１および第２アンテナ素子１２の給電部１４−２のそれぞれの先端部は、樹脂基板３２の表面から離れる方向に突出している。

樹脂基板３２の中央付近からは、ｚ軸負方向に基板取り付け部２８が伸びている。基板取り付け部２８は、その板面がｙ軸負方向を臨んでいる。基板取り付け部２８のｙ軸負方向側の板面にはアンプ基板２０が固定されている。アンプ基板２０には、第１アンテナ素子１０の給電部１４−１および第２アンテナ素子１２の給電部１４−２のそれぞれの先端部がｙ軸正方向側の板面から差し込まれ、各給電部がアンプ基板２０に電気的に接続されている。また、アンプ基板２０にはケーブル２２の一端が接続されている。ケーブル２２の他端は自動車に搭載された無線機器に接続されている。アンプ基板２０はパターン導体を有し、第１アンテナ素子１０の給電部１４−１および第２アンテナ素子１２の給電部１４−２と、ケーブル２２とを増幅回路を介して電気的に接続する。アンプ基板２０には、基板実装型アンテナユニット２６とケーブル２２との間で平衡／不平衡モード変換を行うバランや、インピーダンスマッチング回路等が実装されてもよい。

図４には、自動車１００において基板実装型アンテナユニット２６が取り付けられる位置が例示されている。基板実装型アンテナユニット２６は、天井３６の車室側における、フロントウィンドウ３８と天井３６との境界付近に固定されている。フロントウィンドウ３８の外周付近には、フロントウィンドウ３８の周囲の美観を高めるため、その車室側の面にセラミック等を原料とする装飾用塗料４０が塗布されている。この装飾用塗料４０には、フロントウィンドウ３８の周囲を覆い隠すため、黒色のものが採用されることが多い。なお、基板実装型アンテナユニット２６は、天井３６からフロントウィンドウ３８における装飾用塗料４０が塗布された領域まで及んでいてもよい。

基板実装型アンテナユニット２６は、第１アンテナ素子および第２アンテナ素子によって、平衡型アンテナである半波長ダイポールアンテナを形成する。一般に、平衡型アンテナの性能は、モノポールアンテナのような不平衡アンテナに比べて、近傍にある接地導体としてのボデーの影響を受け難い。さらに、上述のように、基板実装型アンテナユニット２６が備える各アンテナ素子は、ボデーによるアンテナ性能の劣化が軽減される構造を有している。また、基板実装型アンテナユニット２６は、フロントウィンドウ３８のうち装飾用塗料４０が塗布された領域に覆われるため、美観を損ねることが回避される。

１０ 第１アンテナ素子、１２ 第２アンテナ素子、１４−１，１４−２ 給電部、１６−１，１６−２ 素子本体部、１８−１，１８−２ 折り曲げ部、２０ アンプ基板、２２ケーブル、２４ ボデー、２６ 基板実装型アンテナユニット、２８ 基板取り付け部、３０ 折り曲げ固定部、３２ 樹脂基板、３６ 天井、３８ フロントウィンドウ、４０ 装飾用塗料、１００ 自動車。

Claims (3)

1. アンテナ接続部材からボデーの表面方向に沿って伸びる第１素子本体部を有する第１アンテナ素子と、
   前記アンテナ接続部材から前記ボデーの表面方向に沿って、前記第１素子本体部が伸びる方向とは異なる方向に伸びる第２素子本体部を有する第２アンテナ素子と、を備え、
   前記第１アンテナ素子は、
   前記アンテナ接続部材から前記第１素子本体部が伸びた先における先端部に設けられ、前記ボデーの方向に向かって伸び、その終端が前記ボデーに接触していない第１折り曲げ部を有し、
   前記第２アンテナ素子は、
   前記アンテナ接続部材から前記第２素子本体部が伸びた先における先端部に設けられ、前記ボデーの方向に向かって伸び、その終端が前記ボデーに接触していない第２折り曲げ部を有し、
   前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子は、前記ボデーの表面に交わる面内に広がる薄膜状または板状に形成されており、
   前記第１素子本体部および前記第２素子本体部のそれぞれは、前記ボデーの表面方向に沿って伸びる方向を横切る方向を幅方向とし、
   前記第１折り曲げ部および前記第２折り曲げ部のそれぞれは、前記ボデーの方向に向かって伸びる方向を横切る方向を幅方向とし、
   前記第１折り曲げ部の幅は、前記第１素子本体部の幅よりも狭く、
   前記第２折り曲げ部の幅は、前記第２素子本体部の幅よりも狭い、ことを特徴とする車載用アンテナ。
2. 請求項１に記載の車載用アンテナは、
   前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子によって平衡アンテナを形成することを特徴とする車載用アンテナ。
3. 請求項１または請求項２に記載の車載用アンテナにおいて、
   前記アンテナ接続部材は、前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子で受信された信号を増幅する増幅回路を備えることを特徴とする車載用アンテナ。

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